CAN&CANopen学习笔记

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1、PART1——CAN1CAN基础知识CAN总线是一种通用的串行通信协议，包含OSI网络模型中的物理层和数据链路层，全部通过硬件来实现。CAN总线不分主从，每个节点只要需要，都可作为主站，向网络上其他节点发送信息。物理层主要是通过CAN收发器来实现。1.1CAN收发器CAN收发器安装在CAN控制器内部，负责逻辑信号和电信号的转换，也即信息的收发。将逻辑信号转为电信号，并将其送入传输线；或者，将传输线的电信号转为逻辑信号。传输线跟电线一样，分一高一低，即CANH和CANL。TIPS：电信号，指随着时间而变化的电压或电流CAN收发器如图1.1

2、所示。由一个电路进行控制，也意味着控制单元的某个时间段只能进行一个操作，收或者发。VDD图1.1收发器原理图开关闭合输出低电平，用逻辑“0”来表示，即显性电平；开关断开输出高电平，用逻辑“1”来表示，即隐性电平。当总线上连接有多个节点时，只要其中1个节点输出低电平，则总线激活，总线电平为低电平；总线上所有节点都输出高电平时，总线电平才为高电平，此时总线未激活。原理如图1.2所示。VDDVDDVDD图1.2多节点收发器原理图1.2CAN总线终端电阻CAN网络中，网络的源端（起始节点）和末端需各安装一个终端电阻。注：上图所示电阻并非终端电阻

3、。有两种接法，一般采用左图接法，如图1.3所示，左边高速，右边低速。主要作用是:提高总线抗干扰能力提高信号质量。通过终端电阻来消除在通信电缆中的信号反射，在通信过程中，有两种原因导致信号反射：阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续，信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有，信号在这个地方就会引起反射。数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配，这种原因引起的反射，主要表现在通讯线路处在空闲方式时，整个网络数据混乱，为了提高网络节点的拓扑能力，CAN总线两端需要接有120Ω的抑制反射的终端电阻。图1.3两种终端电阻接线方式1.3CAN报文C

4、AN总线的报文有5种类型，数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。只介绍数据帧和远程帧。1)数据帧有两种格式，即标准帧和扩展帧。帧结构如图1.4所示。以标准帧为例，详细介绍如下：帧起始仲裁段控制段数据段CRC段ACK段帧结束图1.4帧结构图帧起始：由单个显性位“0”组成，即总线激活。仲裁段：有CANID和RTR位组成。对于标准帧，CANID为11位（扩展帧29位），通过此CANID来规定数据帧的优先级。RTR位，远程帧发送标识位，为1代表是远程帧，数据帧此位为0。控制段：IDE+1个保留位+DLC，DLC表示数据段长度。数据段：标准帧数

5、据段长8个字节。CRC段：CRC校验值存在此段。ACK段：当一个接收节点接收的帧起始到CRC段之间的内容没发生错误时，它将在ACK段发送一个显性电平帧结束：每个数据帧和远程帧均由7个隐性位“1”来标志该帧结束。2)远程帧当一个节点想要获取另一个节点的数据时，就发送远程帧来请求数据。CAN协议中，未在CANID中定义目标节点ID。此部分由应用层协议定义，如CANopen。另远程帧需指定数据长度。与数据帧的唯一区别是无数据段，也分为标准帧和远程帧两种格式。1.4数据链路层数据链路层由CAN控制器实现，负责以下操作：LLC：接收报文的选择

6、过载通知错误恢复MAC：数据的打包拆包帧编码错误检测及通知串并行转换PART2——CANopen1CANopen基础知识CANopen，一种架构在CAN上的高层通信协议，协议由通信子协议和设备子协议组成。两个协议均包含在对象字典（OD）中，如下图，对象字典中的对象通过16位的索引及8位的子索引来定位。OD对象列表CANopen完全基于CAN标准报文格式，细化了对CAN报文11位标识符的定义，其中高4位定义为功能码，后7位为节点ID。功能码标识报文类型，主要类型有NMT、SYNC、PDO、SDO等，且给报文定义了优先级，如下：N

7、MT→SYNC→EMERGENCY→TIME→PDO→SDO→NMTErrControl1.1SDOServiceDataObject，服务器数据对象，主要用于对OD进行读写。一发一回模式，主站发送请求帧，从站回复应答帧。写主站发送报文：600H+NodeIDCsIndexSubindexData(1Byte)(2Bytes)(1Byte)(4Bytes)Cs命令字随数据长度（DL）的变化而变化：当DL=1时，CS=2F；DL=2时，CS=2B；DL=3时。CS=27；DL=4时，CS=23；Ifsuccess，从站返回：600H+N

8、odeID60IndexSubindex00000000(2Bytes)(1Byte)Iffailed，从站返回：580H+NodeID80IndexSubindexErrorCode(2Bytes)(1B