重学STM32---（九）之CAN通信（一）

 
 
 

1、CAN 是什么

  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。
 

2、CAN 特点

• 多主控制

• 消息的发送：在 CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。

• 系统的柔软性

• 通信速度

• …等等
   

3、错误状态的种类

(1) 主动错误状态
  主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标志。

(2) 被动错误状态
  被动错误状态是易引起错误的状态。处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于主动错误状态的单元如果没发现错误，整个总线也被认为是没有错误的。
  处于被动错误状态的单元检测出错误时，输出被动错误标志。
  另外，处于被动错误状态的单元在发送结束后不能马上再次开始发送。在开始下次发送前，在间隔帧期间内必须插入“延迟传送”(8 个位的隐性位)。

(3) 总线关闭态
  总线关闭态是不能参加总线上通信的状态。信息的接收和发送均被禁止。这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理，根据计数值决定进入何种状态。

 

4、总线拓扑

  CAN 收发器根据两根总线（CAN_High 和 CAN_Low）的电位差来判断总线电平。
  总线电平分为显性电平和隐性电平两种。 总线必须处于两种电平之一。 总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平为“0”，隐性电平为“1”。物理层的特征如图所示。

 

5、CAN 协议

1、帧的种类
 通信是通过以下 5 种类型的帧进行的。

• 数据帧
• 遥控帧
• 错误帧
• 过载帧
• 帧间隔

  另外， 数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。 标准格式有 11 个位的标识符 （Identifier: 以下称 ID） ，扩展格式有 29 个位的 ID。

2、数据帧

 数据帧由 7 个段构成，数据帧的构成如图所示。

• 帧起始： 表示数据帧开始的段。
• 仲裁段： 表示该帧优先级的段。
• 控制段： 表示数据的字节数及保留位的段。
• 数据段： 数据的内容，可发送 0～8 个字节的数据。
• CRC 段：检查帧的传输错误的段。
• ACK段： 表示确认正常接收的段。
• 帧结束： 表示数据帧结束的段。

数据帧和遥控帧的不同
- 遥控帧的 RTR 位为隐性位，没有数据段。
- 没有数据段的数据帧和遥控帧可通过 RTR 位区别开来。

遥控帧没有数据段，数据长度码该如何表示 ?
- 遥控帧的数据长度码以所请求数据帧的数据长度码表示。

没有数据段的数据帧有何用途 ?
- 例如，可用于各单元的定期连接确认/应答、或仲裁段本身带有实质性信息的情况下。

 
3、优先级的决定

  在总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送。仲裁的过程如图所示。

4、错误的种类

 错误共有 5 种。多种错误可能同时发生。

• 位错误
• 填充错误
• CRC 错误
• 格式错误
• ACK错误

 错误的种类、错误的内容、错误检测帧和检测单元如表所示：

5、位时序

 由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一个位可分为 4 段。

• 同步段（SS）
• 传播时间段（PTS）
• 相位缓冲段 1（PBS1）
• 相位缓冲段 2（PBS2）

 这些段又由可称为 Time Quantum（以下称为 Tq）的最小时间单位构成。

  1 位分为 4 个段，每个段又由若干个 Tq 构成，这称为位时序。
  1 位由多少个 Tq 构成、每个段又由多少个 Tq 构成等，可以任意设定位时序。通过设定位时序，多个单元可同时采样，也可任意设定采样点。各段的作用和 Tq 数如表 11 所示。1 个位的构成如图所示:

 
 
 

详情请参考CAN入门教程。

 
 
 
 
 
 
 
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