工业控制网络 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 作者 王振力 5 CAN总线.ppt

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1、工业控制网络主讲教师：王振力第5章CAN总线5.1CAN总线特点5.2CAN总线通信模型5.3CAN总线帧结构5.4CAN总线的错误处理机制5.5SJA1000CAN控制器5.6CAN总线收发器PCA82C2505.7CAN总线节点设计5.1CAN总线特点一、CAN简介5.1CAN总线特点二、CAN总线特点（1）国际标准，应用广泛；（2）多主方式工作，不分主从；（3）废除站地址编码，采用报文标识符；（4）通过对报文标识符过滤即可实现点对点、一点对多点传送和全局广播等几种数据传送方式；（5）采用非破坏性总线仲裁技术，按优先级发送，大大减少总线冲突仲裁时间；5.1CAN总线特点（6）通信距离

2、最远可达10km（5kbit/s），通信速率最高可达1Mbit/s（40m）；（7）总线上节点数可达110个；（8）采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低；（9）CRC等检错措施，保证通信的高可靠性；（10）CAN节点具有自动关闭的功能；（11）通信介质可采用双绞线、同轴电缆或光纤；（12）CAN总线具有较高的性能价格比。5.2CAN总线通信模型1991年Bosch公司发布CAN2.0规范。CAN2.0A支持标准的11位标识符，CAN2.0B同时支持标准的11位标识符和扩展的29位标识符。5.2CAN总线通信模型5.2CAN总线通信模型一、CAN总线的物理层1.CAN总线的位编码CAN位

3、流根据“不归零”（NRZ）方式来编码。CAN总线的数值为两种互补逻辑数值：“显性”（Dominant）或“隐性”（Recessive），“显性”数值表示逻辑“0”，而“隐性”表示逻辑“1”。当总线上两个不同的节点在同一位时间分别传送显性和隐性位时，总线上呈现显性位，即显性位覆盖了隐性位。5.2CAN总线通信模型2.CAN总线的位数值表示（ISO11898）5.2CAN总线通信模型3.最大传输距离与通信速率5.2CAN总线通信模型4.CAN总线与节点的电气连接5.2CAN总线通信模型5.位定时标称位速率（NominalBitRate）理想发送节点在没有重同步的情况下每秒发送的位数量。标称位

4、时间（NominalBitTime）标称位时间=1/标称位速率。即：CAN总线通信时，一位数据持续的时间。5.2CAN总线通信模型位时间结构5.2CAN总线通信模型（1）同步段（SYNC_SEG）同步段用于同步总线上不同的节点，是CAN总线位时间中每一位的起始部分。（2）传播段（PROP_SEG）传播段用于补偿网络内的物理延时。（3）相位缓冲段1、2（PSEG1、PSEG2）相位缓冲段用于补偿边沿阶段的误差。（4）采样点（SamplePoint）采样点是读取总线电平并转换为一个对应的位值的一个时间点。5.2CAN总线通信模型5.2CAN总线通信模型6.同步同步使CAN总线系统的收发两端在

5、时间上保持步调一致。由于节点的振荡器漂移，传播延迟以及噪声干扰等引起的位时间偏差称为相位误差。（1）硬同步硬同步只在总线空闲时通过一个从“隐性位”到“显性位”的跳变（帧起始）来完成，此时不管有没有相位误差，所有节点的位时间重新开始。5.2CAN总线通信模型5.2CAN总线通信模型（2）重同步在报文的随后位中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳变落在了同步段之外，就会引起一次重同步。重同步机制可以根据跳变沿加长或者缩短位时间以调整采样点的位置，保证正确采样。重同步跳转宽度（SJW）定义为相位缓冲段1可被加长或相位缓冲段2可被缩短的上限值。5.2CAN总线通信模型5.2CAN总线

6、通信模型5.2CAN总线通信模型二、CAN总线的数据链路层1.逻辑链路控制子层LLC（1）验收过滤通过验收过滤确定是否被接收数据帧。（2）超载通知若接收节点由于内部原因要求延迟下一个数据帧/远程帧，则发送超载帧。（3）恢复管理发送期间，对于丢失仲裁或被错误干扰的帧，LLC子层具有自动重发功能。5.2CAN总线通信模型5.2CAN总线通信模型2.介质访问控制子层MACMAC子层不存在修改的灵活性，是CAN总线协议的核心。5.2CAN总线通信模型（1）介质访问管理5.2CAN总线通信模型（2）MAC帧位填充当发送节点在发送位流中检测到5个数值相同的连续位（包括填充位）时，在实际发送位流中，自

7、动插入一个补码位。5.3CAN总线帧结构总线上的信息以不同的固定报文格式发送。数据帧（DataFrame）：数据帧携带数据从发送器至接收器；远程帧（RemoteFrame）：接收单元向发送单元请求发送具有相同标识符数据所用的帧；出错帧（ErrorFram）：任何单元检测到一总线错误就发出出错帧；超载帧（OverloadFrame）：超载帧用以在先后的数据或远程帧之间提供一附加的延时。5.3CAN总线帧结构一、数据帧数据帧（DataF