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CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO 11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。 展开全文
CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO 11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。
信息
开发公司
德国BOSCH公司
地    区
北美和西欧
特    点
国际上应用最广泛的现场总线之一
中文名
CAN总线
应用范围
汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网
外文名
Controller Area Network
CAN总线基本概念
CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低功耗、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议。CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
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  • CAN总线

    2020-10-19 10:13:09
    CAN总线最近在整理总线的基本知识,今天来整理一下CAN总线。CAN历史CAN总线特点总线拓扑CAN帧的种类 最近在整理总线的基本知识,今天来整理一下CAN总线。 CAN历史 1983年,BOSCH开始着手开发CAN总线; 1986年,在SAE...

    最近在整理总线的基本知识,今天来整理一下CAN总线。

    CAN历史

    1983年,BOSCH开始着手开发CAN总线;

    1986年,在SAE会议上,CAN总线正式发布;

    1987年,Intel和Philips推出第一款CAN控制器芯片;

    1991年,奔驰 500E 是世界上第一款基于CAN总线系统的量产车型;

    1991年,Bosch发布CAN 2.0标准,分 CAN 2.0A (11位标识符)和 CAN 2.0B (29位标识符);

    1993年,ISO发布CAN总线标准(ISO 11898),随后该标准主要有三部分:

    ISO 11898-1:数据链路层协议

    ISO 11898-2:高速CAN总线物理层协议

    ISO 11898-3:低速CAN总线物理层协议

    注意:ISO 11898-2和ISO 11898-3物理层协议不属于 BOSCH CAN 2.0标准。

    2012年,BOSCH发布 CAN FD 1.0 标准(CAN with Flexible Data-Rate),CAN FD定义了在仲裁后使用不同的数据帧结构,从而达到最高 12Mbps 数据传输速率。CAN FD与CAN 2.0协议兼容,可以与传统的CAN 2.0设备共存于同样的网络。

    CAN总线特点

    CAN总线是一种串行数据通讯协议,具有对数据的位填充,数据块编码,循环冗余校验,帧优先级的判别等功能。其主要特点如下:

    1、多主控制:在总线空闲时,所有节点都可以发送消息,最先访问总线的节点获得发送权,或当同时发时,高优先级ID获得发送权;

    2、系统的柔软性:在CAN局域网内,增加节点不影响局域网内其他节点;

    3、远程数据请求:可通过发送“遥控帧”请求其他节点发送数据;

    4、错误检测功能、错误通知功能、错误恢复功能 ,CAN错误可以回顾CAN总线错误处理机制,对CAN故障及恢复有详细的讲解。

    5、远程数据请求:可通过发送“遥控帧”请求局域网内其他节点发送数据。

    总线拓扑

    CAN总线采用双线传输,两根导线分别作为CAN_H、CAN_L,并在终端配备有120Ω电阻。收到总线信号时,CAN收发器将信号电平转化为逻辑状态,即CAN_H与CAN_L电平相减后,得到一个插值电平。总线上执行逻辑上的线“与”,显性电平为“0”,隐性电平为“1”。物理层特征如下图所示。
    在这里插入图片描述

    CAN帧的种类

    CAN帧总共分为5种类型:
    1、数据帧:用于发送节点向接收单元发送数据;
    在这里插入图片描述
    2、遥控帧:用于接收节点向具有相同ID的发送节点请求数据;
    在这里插入图片描述
    3、错误帧:用于当检测到错误时向其他节点通知错误;
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    4、过载帧:用于接收节点通知其尚未做好接收准备;
    在这里插入图片描述
    5、帧间隔:用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开;
    在这里插入图片描述
    数据帧的帧结构
    数据帧构成如下图所示,其由7部分构成。
    在这里插入图片描述
    1、帧起始

    在总线空闲时,总线为隐性状态。帧起始由单个显性位构成,标志着报文的开始,并在总线上起着同步作用。
    在这里插入图片描述
    2、仲裁段

    仲裁的主要是定义了报文的标识符,也俗称ID。在CAN2.0A规范中,标识符为11位,而在CAN2.0B中变为了29位。这意味着在2.0B中可以存在更多不同类型的报文,但是也降低了总线的利用率。
    在这里插入图片描述
    3、控制段
    主要定义了数据域字节的长度。通过数据长度码,接收节点可以判断报文数据是否完整。
    在这里插入图片描述
    4、数据域

    包含有0~8个字节数据。
    在这里插入图片描述
    5、CRC域

    CRC又称循环冗余码校验,是检查帧传输错误的帧。由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符组成,其CRC的计算范围包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段。
    在这里插入图片描述
    6、ACK域

    用于接收节点确认是否正常接收,由ACK槽和ACK界定符组成。
    在这里插入图片描述
    7、帧结束

    由连续的7个隐性位组成,表示报文帧的结束。
    在这里插入图片描述
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  • CAN 总线

    2021-01-23 15:18:22
    CAN总线基本概念 在CAN总线上传输的数据报文不包含发送节点和接收节点的信息 在CAN总线上传输的数据报文不包含发送节点和接收节点的信息 报文可以被所有节点同时接收(广播) 可以进行报文过滤 标识符 标识符是唯一...

    CAN 总线

    CAN (Controller Area Network)是二十世纪八十年代初德国Bosch公司为解决现代汽车中众多电控单元(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议。

    CAN总线基本概念

    在CAN总线上传输的数据报文不包含发送节点和接收节点的信息
    在CAN总线上传输的数据报文不包含发送节点和接收节点的信息
    报文可以被所有节点同时接收(广播)
    可以进行报文过滤

    标识符

    标识符是唯一的,它描述了数据的特定含义,也决定了报文的优先级(标识符数值越小,优先级越高)。最高优先级的报文在总线仲裁的过程中获得总线访问权。低优先级报文在下一个总线空闲自动重发

    总线访问机制

    载波侦听和带冲突检测协议的多路访问(CSMA/CD)
    CAN报文的优先级由标识符值决定:1. 不同节点不允许发送相同ID报文(远程帧除外)
    2. 标识符的数值在系统设计的初始阶段分配
    3. 标识符数值越小,优先级越高。
    总线冲突通过非破坏性位序列仲裁解决。

    总线冲突通过非破坏性位序列仲裁解决:当一个节点要发送数据时,首先监听信道;如果信道空闲就发送数据,并继续监听;如果在数据发送过程中监听到了冲突,则立刻停止数据发送,等待一段随机的时间后,重新开始尝试发送数据。

    在这里插入图片描述

    CAN数据帧

    包括数据帧,远程帧,错误帧和过载帧
    数据帧:
    在这里插入图片描述
    远程帧相较于数据帧烧掉了数据段,远程帧只用来请求其他单元的数据(使用数据帧)发送。仲裁段的RTR 位用于区分报文是数据帧(RTR 位为显性状态)还是远程帧 (RTR 位为隐性状态)。
    错误帧用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
    当错误主动节点检测到一个总线错误时,这个节点将产生一个主动错误标志来中断当前的报文发送。
    错误标志字段包含 6 到 12 个连续显性位 (由 1 个或多个节点产生)。错误定界字段 (8 个隐性位)。在错误帧发送完毕后,总线主动恢复正常状态,被中断的节点会尝试重新发送被中止的报文。在这里插入图片描述
    过载帧与主动错误帧具有相同的格式。

    但是,过载帧只能在帧间间隔产生,因此可通过这种方式区分过载帧和错误帧 。
    节点在两种情况下会产生过载帧:

    1)节点在帧间间隔检测到非法显性位。在 IFS 的第三位期间检测到显性位除外。这种情况下,接收器会把它看作一个 SOF 信号。
    2)由于内部原因,节点尚无法开始接收下一条报文。节点最多可产生两条连续的过载帧来延迟下一条报文的发送。

    CAN错误帧发送的情况

    CRC错误:当收到的CRC校验值与计算的不一致时,发送错误帧。
    形式错误:在CRC分隔符、ACK分隔符、帧结束和帧间隔中不允许出现显性位,否则发送错误帧。
    位填充错误:检查区间从SOF到CRC分隔符,位填充发生错误
    应答错误
    位错误

    位填充原则:

    CAN协议中规定,当相同极性的电平持续五位时,则添加一个极性相反的位。
    对于发送节点而言
    在发送数据帧和遥控帧时,对于SOF~CRC(除去CRC界定符) 之间的位流,相同极性的电平如果持续5位,那么在下一个位插入一个与之前5位反型的电平;
    对于接收节点而言
    在接收数据帧和遥控帧时,对于SOF~CRC(除去CRC界定符)之间的位流,相同极性的电平如果持续5位,那么需要删除下一位再接收。

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  • can总线

    2020-07-23 18:21:43
    在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。 CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于...

    CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO 11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

    CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

    特点

    CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率最高可达1Mbps。

    完成对通信数据的成帧处理

    CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

    使网络内的节点个数在理论上不受限制

    CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义2或2个以上不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。数据段长度最多为8个字节,可满足通常工业领域中控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时,8个字节不会占用总线时间过长,从而保证了通信的实时性。CAN协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能,保证了数据通信的可靠性。CAN卓越的特性、极高的可靠性和独特的设计,特别适合工业过程监控设备的互连,因此,越来越受到工业界的重视,并已公认为最有前途的现场总线之一。

    可在各节点之间实现自由通信

    CAN总线采用了多主竞争式总线结构,具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点。CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次,因此可在各节点之间实现自由通信。CAN总线协议已被国际标准化组织认证,技术比较成熟,控制的芯片已经商品化,性价比高,特别适用于分布式测控系统之间的数据通讯。CAN总线插卡可以任意插在PC AT XT兼容机上,方便地构成分布式监控系统

    结构简单

    只有2根线与外部相连,并且内部集成了错误探测和管理模块。

    传输距离和速率

    CAN总线特点:(1) 数据通信没有主从之分,任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信,靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序,高优先级节点信息在134μs通信; (2) 多个节点同时发起通信时,优先级低的避让优先级高的,不会对通信线路造成拥塞; (3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M);(4) CAN总线传输介质可以是双绞线,同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量,实时性要求比较高,多主多从或者各个节点平等的现场中使用。

    应用举例

    CAN总线在工控领域主要使用低速-容错CAN即ISO11898-3标准,在汽车领域常使用500Kbps的高速CAN。

    某进口车型拥有,车身、舒适、多媒体等多个控制网络,其中车身控制使用CAN网络,舒适使用LIN网络,多媒体使用MOST网络,以CAN网为主网,控制发动机、变速箱、ABS等车身安全模块,并将转速、车速、油温等共享至全车,实现汽车智能化控制,如高速时自动锁闭车门,安全气囊弹出时,自动开启车门等功能。

    优点

    废除传统的站地址编码,代之以对通信数据块进行编码,可以多主方式工作;

    采用非破坏性仲裁技术,当两个节点同时向网络上传送数据时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点可不受影响继续传输数据,有效避免了总线冲突

    采用短帧结构,每一的有效字节数为8个,数据传输时间短,受干扰的概率低,重新发送的时间短;

    每帧数据都有CRC校验及其他检错措施,保证了数据传输的高可靠性,适于在高干扰环境下使用;

    节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线的联系,以使总线上其他操作不受影响;

    可以点对点,一对多及广播集中方式传送和接受数据。

    具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点;

    采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;

    具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-Bus上,形成多主机局部网络;

    可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;

    可靠的错误处理和检错机制;

    发送的信息遭到破坏后,可自动重发;

    节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;

    报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

     

     

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  • 在理解了CAN总线的自通信程序后,再来探讨CAN总线间的相互通信变得容易了许多。

空空如也

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