CAN总线基础知识（一）

1．CAN总线是什么？

CAN（Controller Area Network）是ISO世界标准化的串行通讯协议。广泛应用于轿车、船只等。具有现已被我们认可的高性能和可靠性。

CAN操控器经过组成总线的2根线（CAN-H和CAN-L）的电位差来确认总线的电平，在任一时间，总线上有2种电平：显性电平缓隐性电平。

“显性”具有“优先”的意味，只需有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，而且，“隐性”具有“容纳”的意味，只要一切的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。（显性电平比隐性电平更强）。

总线上履行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。

下图显现了一个典型的CAN拓扑衔接图。

衔接在总线上的一切单元都可以发送信息，假如有超越一个单元在同一时间发送信息，有最高优先级的单元取得发送的资历，一切其它单元履行接纳操作。

2．CAN总线的特色

CAN总线协议具有下面的特色：

1) 多主操控

当总线空闲时，衔接到总线上的一切单元都可以发动发送信息，这便是所谓的多主操控的概念。

先占有总线的设备取得在总线上进行发送信息的资历。这便是所谓的CSMA/CR（Carrier Sense MultipleAccess/Collosion Avoidance）办法

假如多个设备一起开端发送信息，那么发送最高优先级ID音讯的设备取得发送资历。

2) 信息的发送

在CAN协议中，一切发送的信息要满意预先界说的格局。当总线没有被占用的时分，衔接在总线上的任何设备都能起动新信息的传输，假如两个或更多个设备在一起间发动信息的传输，经过ID来决议优先级。ID并不是指明信息发送的目的地，而是指示信息的优先级。假如2个或许更多的设备在同一时间发动信息的传输，在总线上依照信息所包括的ID的每一位来竞赛，赢得竞赛的设备（也便是具有最高优先级的信息）可以持续发送，而失败者则马上中止发送并进入接纳操作。因为总线上同一时间只或许有一个发送者，而其它均处于接纳状况，所以，并不需要在底层协议中界说地址的概念。

3) 体系的灵活性

衔接到总线上的单元并没有相似地址这样的标识，所以，添加或去除一个设备，无需改动软件和硬件，或其它设备的应用层软件。

4) 通讯速度

可以设置任何通讯速度，以习惯网络规划。

对一个网络，一切单元有必要有相同的通讯速度，假如不同，就会发生过错，并阻碍网络通讯，但是，不同网络间可以有不同的通讯速度。

5) 长途数据恳求

可以经过发送“遥控帧”，恳求其他单元发送数据。

6) 过错检测、过错告诉、过错康复功用

一切单元均可以检测出过错（过错检测功用）。

检测到过错的单元马上一起告诉其它一切的单元（过错告诉功用）。假如一个单元发送信息时检测到一个过错，它会强制停止信息传输，并告诉其它一切设备发生了过错，然后它会重传直到信息正常传输出去（过错康复功用）。

7) 过错阻隔

在CAN总线上有两种类型的过错：暂时性的过错（总线上的数据因为遭到噪声的影响而暂时犯错）；持续性的过错（因为设备内部犯错（如驱动器坏了、衔接有问题等）而导致的）。CAN可以差异这两种类型，一方面下降常犯错单元的通讯优先级以阻挠对其它正常设备的影响，另一方面，假如是一种持续性的过错，将这个设备从总线上阻隔开。

8) 衔接

CAN总线答应多个设备一起衔接到总线上且在逻辑上没有数目上的约束。但是因为推迟和负载才能的约束，实践可衔接得设备仍是有约束的，可以经过下降通讯速度来添加衔接的设备个数。相反，假如衔接的设备少，通讯的速度可以添加。

3．过错

3.1 过错状况

设备总是处于下面三个状况之一：

1）自动过错状况

在此状况下，设备可以参与总线上的正常通讯。假如处于自动过错状况的设备检测到一个过错，它会发送一个自动过错标志，更细节见第6章的“CAN协议”。

2）被迫过错状况

是指易于引起过错的状况。

虽然处于被迫过错状况的设备可以参与总线上的通讯，但是在接纳期间，它不或许自动地向其它设备发送过错告诉，以防止影响它们的通讯。处于被迫过错状况的设备即便检测到一个过错，假如其它处于自动过错状况的设备没曾检测到过错，那么也以为在总线上未曾呈现过任何过错。

当处于被迫过错状况的设备检测到一个过错的时分，它发送一个被迫过错标志。

别的，处于被迫过错状况的单元在发送完毕后不能马上再次开端发送。在开端下次发送前，在距离帧期间内有必要刺进“暂停发送期”（由8个位的隐性位组成）。

更细节见第6章的“CAN协议”。

3）总线堵截状况

处于此状况下时，设备不能参与总线的通讯。设备一切的收发操作都被制止。

这些状况是经过发送过错计数器和接纳过错寄存器来办理，相关过错状况由这些计数器值的组合来标识，过错状况和计数器值之间的联系见表1和图4。