CAN总线协议简介
2017-03-23 本文已影响434人
zhitingxie
1. 简介
- 两根信号线，差分信号
- 最高速率可达到1Mbps
- CAN控制器内建了强大的检错和处理机制，容错能力强
- 一帧CAN消息最多传输8字节用户数据
- 具有总线仲裁机制，可以组建多主系统
2 CAN标准
- ISO-11898:2003
3. CAN通信协议
特征
- 载波侦听（CSMA）：总线上的每一个节点在企图发送报文前，必须要监听总线，当总线处于空闲时，才可发送
- 仲裁（CD+AMP）：通过预定编程好的报文优先级逐位仲裁来解决碰撞，报文优先级位于每个报文的标识域。更高级别优先级标识的报文总是能获得总线访问权，即：标识符中最后保持逻辑高电平的会继续传输，因为它具有更高优先级。
标准CAN
只有11位标识符，每帧的数据长度为51+（064）=（51117）位。注：不计位填充
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- 标识符：标准CAN具有11位标识符，用来确定报文的优先级。此域的数值越小，优先级越高
扩展CAN
具有29位标识符，每帧数据长度为71+（064）=（71135）位。注：不计位填充
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4. 网络拓扑
- 使用差分信号
- 推荐使用双绞线
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5. 报文寻址和标识
- CAN报文中没有任何显式的地址
- CAN报文被称为“内容寻址”的报文
- 每个CAN控制器都会检查总线上的所有通信，并使用硬件过滤器和软件的组合来确定是否对该报文感兴趣
需要注意的：
- 常规的报文地址类似于“这是发给节点X的报文”
- 内容寻址的报文类似于“这是包含标签为X的数据的报文”
6. CAN总线与485总线比较
- 总线利用率：RS485是单主从结构，就是一个总线上只能有一台主机，通讯都由它发起的，它没有下命令，下面的节点不能发送，而且要发完即答， 受到答复后，主机才向下一个节点询问，这样是为了防止多个节点向总线发送数据，而造成数据错乱。而CAN－bus是多主从结构，每个节点都有CAN控制 器，多个节点发送时，以发送的ID号自动进行仲裁，这样就可以实现总线数据不错乱，而且一个节点发完，另一个节点可以探测到总线空闲，而马上发送，这样省 去了主机的询问，提高了总线利用率，增强了快速性。所以在汽车等实性要求高的系统，都是用CAN总线，或者其他类似的总线。
- 错误检测机制，RS485只规定了物理层，而没有数据链路层，所以它对错误是无法识别的，除非一些短路等物理错误。这样容易造成一个节点破坏 了，拼命向总线发数据（一直发1），这样造成整个总线瘫痪。所以RS485一旦坏一个节点，这个总线网络都挂。而CAN总线有CAN控制器，可以对总线任 何错误进行检测，如果自身错误超过128个，就自动闭锁。保护总线。如果检测到其他节点错误或者自身错误，都会向总线发送错误帧，来提示其他节点，这个数 据是错误的。大家小心。这样CAN总线一旦有一个节点CPU程序跑飞了，它的控制器自动闭锁。保护总线。所以在安全性要求高的网路，CAN是很强的。
- 价格与培训成本：CAN器件的价格大约是485的2倍这样，485的通讯从软件上是很方便的，只要懂串行通讯，就可以编程，而CAN需要底层工程师了解CAN复杂的层，编写上位机软件也要了解CAN的协议。可谓培训成本较高。
- CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。
- CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了系统的开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。
