本文主要是關于can總線的相關介紹,并著重對can總線終端電阻進行了詳盡的闡述。
can總線
CAN是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱,是由以研發(fā)和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的,并最終成為國際標準(ISO 11898),是國際上應用最廣泛的現場總線之一。 在北美和西歐,CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業(yè)控制局域網的標準總線,并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。
CAN 是Controller Area Network 的縮寫(以下稱為CAN),是ISO國際標準化的串行通信協議。在汽車產業(yè)中,出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求,各種各樣的電子控制系統被開發(fā)了出來。由于這些系統之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同,由多條總線構成的情況很多,線束的數量也隨之增加。為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN,進行大量數據的高速通信”的需要,1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協議。此后,CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化,在歐洲已是汽車網絡的標準協議。
CAN 的高性能和可靠性已被認同,并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面。現場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一,被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現為分布式控制系統實現各節(jié)點之間實時、可靠的數據通信提供了強有力的技術支持。
優(yōu)勢
CAN屬于現場總線的范疇,它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言,基于CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優(yōu)越性:
網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強
首先,CAN控制器工作于多種方式,網絡中的各節(jié)點都可根據總線訪問優(yōu)先權(取決于報文標識符)采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數據,且CAN協議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數據進行編碼,這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據,這些特點使得CAN總線構成的網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統,通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統的實時性、可靠性較差;
開發(fā)周期短
CAN總線通過CAN收發(fā)器接口芯片82C250的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會在出現在RS-485網絡中的現象,即當系統有錯誤,出現多節(jié)點同時向總線發(fā)送數據時,導致總線呈現短路,從而損壞某些節(jié)點的現象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,從而保證不會出現像在網絡中,因個別節(jié)點出現問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且,CAN具有的完善的通信協議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現,從而大大降低系統開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。
已形成國際標準的現場總線
另外,與其它現場總線比較而言,CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線。這些也是CAN總線應用于眾多領域,具有強勁的市場競爭力的重要原因。
最有前途的現場總線之一
CAN 即控制器局域網絡,屬于工業(yè)現場總線的范疇。與一般的通信總線相比,CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計,CAN總線越來越受到人們的重視。它在汽車領域上的應用是最廣泛的,世界上一些著名的汽車制造廠商都采用了CAN總線來實現汽車內部控制系統與各檢測和執(zhí)行機構間的數據通信。同時,由于CAN總線本身的特點,其應用范圍已不再局限于汽車行業(yè),而向自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展。CAN已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。其典型的應用協議有:SAE J1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA 2000等。
發(fā)展
控制器局部網(CAN-CONTROLLER AREA NETWORK)是BOSCH公司為現代汽車應用領域推出的一種多主機局部網,由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點現已廣泛應用于工業(yè)自動化、多種控制設備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。控制器局部網將在中國迅速普及推廣。
隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速發(fā)展,工業(yè)控制系統已成為計算機技術應用領域中最具活力的一個分支,并取得了巨大進步。由于對系統可靠性和靈活性的高要求,工業(yè)控制系統的發(fā)展主要表現為:控制面向多元化,系統面向分散化,即負載分散、功能分散、危險分散和地域分散。
分散式工業(yè)控制系統就是為適應這種需要而發(fā)展起來的。這類系統是以微型機為核心,將 5C技術--COMPUTER(計算機技術)、CONTROL(自動控制技術)、COMMUNICATION(通信技術)、CRT(顯示技術)和 CHANGE(轉換技術)緊密結合的產物。它在適應范圍、可擴展性、可維護性以及抗故障能力等方面,較之分散型儀表控制系統和集中型計算機控制系統都具有明顯的優(yōu)越性。
典型的分散式控制系統由現場設備、接口與計算設備以及通信設備組成。現場總線(FIELDBUS)能同時滿足過程控制和制造業(yè)自動化的需要,因而現場總線已成為工業(yè)數據總線領域中最為活躍的一個領域。現場總線的研究與應用已成為工業(yè)數據總線領域的熱點。盡管對現場總線的研究尚未能提出一個完善的標準,但現場總線的高性能價格必將吸引眾多工業(yè)控制系統采用。同時,正由于現場總線的標準尚未統一,也使得現場總線的應用得以不拘一格地發(fā)揮,并將為現場總線的完善提供更加豐富的依據。控制器局部網 CAN(CONTROLLER AERANETWORK)正是在這種背景下應運而生的。
由于CAN為愈來愈多不同領域采用和推廣,導致要求各種應用領域通信報文的標準化。為此,1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了 CAN技術規(guī)范(VERSION 2.0)。該技術規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A給出了曾在CAN技術規(guī)范版本1.2中定義的CAN報文格式,能提供11位地址;而2.0B給出了標準的和擴展的兩種報文格式,提供29位地址。此后,1993年11月ISO正式頒布了道路交通運載工具--數字信息交換--高速通信控制器局部網(CAN)國際標準(ISO11898),為控制器局部網標準化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。
特點
CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發(fā)的一種串行數據通信協議,它是一種多主總線,通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率最高可達1Mbps。
完成對通信數據的成幀處理
CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能,可完成對通信數據的成幀處理,包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。
使網絡內的節(jié)點個數在理論上不受限制
CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼,而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網絡內的節(jié)點個數在理論上不受限制,數據塊的標識符可由11位或29位二進制數組成,因此可以定義2或2個以上不同的數據塊,這種按數據塊編碼的方式,還可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據,這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節(jié),可滿足通常工業(yè)領域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數據的一般要求。同時,8個字節(jié)不會占用總線時間過長,從而保證了通信的實時性。CAN協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能,保證了數據通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計,特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設備的互連,因此,越來越受到工業(yè)界的重視,并已公認為最有前途的現場總線之一。
可在各節(jié)點之間實現自由通信
CAN總線采用了多主競爭式總線結構,具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網絡上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次,因此可在各節(jié)點之間實現自由通信。CAN總線協議已被國際標準化組織認證,技術比較成熟,控制的芯片已經商品化,性價比高,特別適用于分布式測控系統之間的數據通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上,方便地構成分布式監(jiān)控系統。
結構簡單
只有2根線與外部相連,并且內部集成了錯誤探測和管理模塊。
傳輸距離和速率
CAN總線特點:(1) 數據通信沒有主從之分,任意一個節(jié)點可以向任何其他(一個或多個)節(jié)點發(fā)起數據通信,靠各個節(jié)點信息優(yōu)先級先后順序來決定通信次序,高優(yōu)先級節(jié)點信息在134μs通信; (2) 多個節(jié)點同時發(fā)起通信時,優(yōu)先級低的避讓優(yōu)先級高的,不會對通信線路造成擁塞; (3) 通信距離最遠可達10KM(速率低于5Kbps)速率可達到1Mbps(通信距離小于40M);(4) CAN總線傳輸介質可以是雙絞線,同軸電纜。CAN總線適用于大數據量短距離通信或者長距離小數據量,實時性要求比較高,多主多從或者各個節(jié)點平等的現場中使用。
技術介紹
位仲裁
要對數據進行實時處理,就必須將數據快速傳送,這就要求數據的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數據時,要求快速地進行總線分配。實時處理通過網絡交換的緊急數據有較大的不同。一個快速變化的物理量,如汽車引擎負載,將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻繁地傳送數據并要求更短的延時。
CAN總線以報文為單位進行數據傳送,報文的優(yōu)先級結合在11位標識符中,具有最低二進制數的標識符有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統設計時被確立后就不能再被更改。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。例如標識符0111111、0100100、0100111發(fā)生位仲裁時,0100100報文將會被跟蹤,而其余報文會被丟棄。具體過程為:當幾個站同時發(fā)送報文時,站1的報文標識符為0111111,站2的報文標識符為0100110,站3的報文標識符為0100111,所有標識符都有相同的兩位01,直到第3位進行比較時,站1的報文被丟棄,因為它的第3位為高,而其它兩個站的報文第3位為低。站2和站3報文的4、5、6位相同,直到第7位時,站3的報文才被丟棄。注意,總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權的站的報文。在此例中,站2的報文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點在于,在網絡最終確定哪一個站的報文被傳送以前,報文的起始部分已經在網絡上傳送了。所有未獲得總線讀取權的站都成為具有最高優(yōu)先權報文的接收站,并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。
CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用,這些請求是根據報文在整個系統中的重要性按順序處理的。這種方法在網絡負載較重時有很多優(yōu)點,因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了,這可以保證在實時系統中較低的個體隱伏時間。
對于主站的可靠性,由于CAN協議執(zhí)行非集中化總線控制,所有主要通信,包括總線讀取 (許可)控制,在系統中分幾次完成。這是實現有較高可靠性的通信系統的唯一方法。
CAN與其它通信方案的比較
在實踐中,有兩種重要的總線分配方法:按時間表分配和按需要分配。在第一種方法中,不管每個節(jié)點是否申請總線,都對每個節(jié)點按最大期間分配。由此,總線可被分配給每個站并且是唯一的站,而不論其是立即進行總線存取或在一特定時間進行總線存取。這將保證在總線存取時有明確的總線分配。在第二種方法中,總線按傳送數據的基本要求分配給一個站,總線系統按站希望的傳送分配(如:EthernetCSMA/CD)。因此,當多個站同時請求總線存取時,總線將終止所有站的請求,這時將不會有任何一個站獲得總線分配。為了分配總線,多于一個總線存取是必要的。
CAN實現總線分配的方法,可保證當不同的站申請總線存取時,明確地進行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當兩個站同時發(fā)送數據時產生的碰撞問題。不同于Ethernet網絡的消息仲裁,CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法,確保在不傳送有用消息時總線不被占用。甚至當總線在重負載情況下,以消息內容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統。雖然總線的傳輸能力不足,所有未解決的傳輸請求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網絡中,如Ethernet,系統往往由于過載而崩潰,而這種情況在CAN中不會發(fā)生。
CAN的報文格式
在總線中傳送的報文,每幀由7部分組成。CAN協議支持兩種報文格式,其唯一的不同是標識符(ID)長度不同,標準格式為11位,擴展格式為29位。
在標準格式中,報文的起始位稱為幀起始(SOF),然后是由11位標識符和遠程發(fā)送請求位 (RTR)組成的仲裁場。RTR位標明是數據幀還是請求幀,在請求幀中沒有數據字節(jié)。
控制場包括標識符擴展位(IDE),指出是標準格式還是擴展格式。它還包括一個保留位 (ro),為將來擴展使用。它的最后四個位用來指明數據場中數據的長度(DLC)。數據場范圍為0~8個字節(jié),其后有一個檢測數據錯誤的循環(huán)冗余檢查(CRC)。
應答場(ACK)包括應答位和應答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1),這時正確接收報文的接收站發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法,發(fā)送站可以保證網絡中至少有一個站能正確接收到報文。
報文的尾部由幀結束標出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位,如果這時沒有站進行總線存取,總線將處于空閑狀態(tài)。
CAN數據幀的組成
遠程幀
遠程幀由6個場組成:幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場和幀結束。遠程幀不存在數據場。
遠程幀的RTR位必須是隱位。
DLC的數據值是獨立的,它可以是0~8中的任何數值,為對應數據幀的數據長度。
錯誤幀
錯誤幀由兩個不同場組成,第一個場由來自各站的錯誤標志疊加得到,第二個場是錯誤界定符
錯誤標志具有兩種形式:
活動錯誤標志(Active error flag),由6個連續(xù)的顯位組成
認可錯誤標志(Passive error flag),由6個連續(xù)的隱位組成
錯誤界定符包括8個隱位
超載幀
超載幀包括兩個位場:超載標志和超載界定符
發(fā)送超載幀的超載條件:
要求延遲下一個數據幀或遠程幀
在間歇場檢測到顯位
超載標志由6個顯位組成
超載界定符由8個隱位組成
數據錯誤檢測
不同于其它總線,CAN協議不能使用應答信息。事實上,它可以將發(fā)生的任何錯誤用信號發(fā)出。CAN協議可使用五種檢查錯誤的方法,其中前三種為基于報文內容檢查。
3.4.1循環(huán)冗余檢查(CRC)
在一幀報文中加入冗余檢查位可保證報文正確。接收站通過CRC可判斷報文是否有錯。
3.4.2 幀檢查
這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報文的正確性,用于檢查格式上的錯誤。
3.4.3.應答錯誤
如前所述,被接收到的幀由接收站通過明確的應答來確認。如果發(fā)送站未收到應答,那么表明接收站發(fā)現幀中有錯誤,也就是說,ACK場已損壞或網絡中的報文無站接收。CAN協議也可通過位檢查的方法探測錯誤。
3.4.4 總線檢測
有時,CAN中的一個節(jié)點可監(jiān)測自己發(fā)出的信號。因此,發(fā)送報文的站可以觀測總線電平并探測發(fā)送位和接收位的差異。
3.4.5 位填充
一幀報文中的每一位都由不歸零碼表示,可保證位編碼的最大效率。然而,如果在一幀報文中有太多相同電平的位,就有可能失去同步。為保證同步,同步沿用位填充產生。在五個連續(xù)相等位后,發(fā)送站自動插入一個與之互補的補碼位;接收時,這個填充位被自動丟掉。例如,五個連續(xù)的低電平位后,CAN自動插入一個高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯誤,如果在一幀報文中有6個相同位,CAN就知道發(fā)生了錯誤。
如果至少有一個站通過以上方法探測到 一個或多個錯誤,它將發(fā)送出錯標志終止當前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯誤的報文,并保證網絡上報文的一致性。當大量發(fā)送數據被終止后,發(fā)送站會自動地重新發(fā)送數據。作為規(guī)則,在探測到錯誤后23個位周期內重新開始發(fā)送。在特殊場合,系統的恢復時間為31個位周期。
但這種方法存在一個問題,即一個發(fā)生錯誤的站將導致所有數據被終止,其中也包括正確的數據。因此,如果不采取自監(jiān)測措施,總線系統應采用模塊化設計。為此,CAN協議提供一種將偶然錯誤從永久錯誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對出錯站統計評估來確定一個站本身的錯誤并進入一種不會對其它站產生不良影響的運行方法來實現,即站可以通過關閉自己來阻止正常數據因被錯誤地當成不正確的數據而被終止。
硬同步和重同步
硬同步只有在總線空閑狀態(tài)條件下隱形位到顯性位的跳變沿發(fā)生時才進行,表明報文傳輸開始。在硬同步之后,位時間計數器隨同步段重新開始計數。硬同步強行將已發(fā)生的跳變沿置于重新開始的位時間同步段內。根據同步規(guī)則,如果某一位時間內已有一個硬同步出現,該位時間內將不會發(fā)生再同步。再同步可能導致相位緩沖段1被延長或相位緩沖段2被短。這兩個相位緩沖段的延長時間或縮短時間上限由再同步跳轉寬度(SJW)給定。
can總線終端電阻
終端電阻,是一種電子信息在傳輸過程中遇到的阻礙。高頻信號傳輸時,信號波長相對傳輸線較短,信號在傳輸線終端會形成反射波,干擾原信號,所以需要在傳輸線末端加終端電阻,使信號到達傳輸線末端后不反射。對于低頻信號則不用。在長線信號傳輸時,一般為了避免信號的反射和回波,也需要在接收端接入終端匹配電阻。
其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性,與電纜的長度無關。RS-485/RS-422 一般采用雙絞線(屏蔽或非屏蔽)連接,終端電阻一般介于100至140Ω之間,典型值為120Ω。在實際配置時,在電纜的兩個終端節(jié)點上,即最近端和最遠端,各接入一個終端電阻,而處于中間部分的節(jié)點則不能接入終端電阻,否則將導致通訊出錯。
CAN終端電阻的作用原理
CAN總線終端電阻的作用有兩個:
一、提高抗干擾能力,確保總線快速進入隱性狀態(tài)。
二、提高信號質量。
總線顯性時,收發(fā)器內部Q1、Q2導通,CANH、CANL之間壓差;隱性時,Q1、Q2截止,CANH、CANL處于無源狀態(tài),壓差為0。
總線若無負載,隱性時電阻阻值很大,外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進入顯性(一般的收發(fā)器顯性門限最小電壓僅500mV)。為提升總線隱性時的抗干擾能力,可以增加一個差分負載電阻,且阻值盡可能小,以杜絕大部分能量的影響。然而,為了避免需要過大的總線才能進入顯性,阻值也不能過小。
確保快速進入隱性狀態(tài)
在顯性狀態(tài)期間,總線的寄生電容會被,而在恢復到隱性狀態(tài)時,這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負載,電容只能通過收發(fā)器內部的差分電阻放電。我們在收發(fā)器的CANH、CANL之間加入一個220PF的電容進行模擬試驗,位速率為500kbit/s,波形如圖2、圖3。
圖2
圖3
從圖3看出,顯性恢復到隱性的時間長達1.44μS,在點較高的情況下勉強能夠通信,若通信速率更高,或寄生電容更大,則很難保證通信正常。
為了讓總線寄生電容快速放電,確保總線快速進入隱性狀態(tài),需要在CANH、CANL之間放置一個負載電阻。增加一個60Ω的電阻后,波形如圖4、圖5。從圖中看出,顯性恢復到隱性的時間縮減到128nS,與顯性建立時間相當。
圖4
圖5
CAN總線及其終端配置方法
CAN是控制器局域網絡(ControllerArea Network, CAN)的簡稱,是國際上應用最廣泛的現場總線之一。當前,CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業(yè)控制局域網的標準總線。
CAN有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。較之許多RS-485基于R線構建的分布式控制系統而言,基于CAN總線的分布式控制系統在以下方面具有明顯的優(yōu)越性:
1、網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強
CAN控制器工作于多種方式,網絡中的各節(jié)點都可根據總線訪問優(yōu)先權(取決于報文標識符)采用無損結構的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數據,且CAN協議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數據進行編碼,這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數據,這些特點使得CAN總線構成的網絡各節(jié)點之間的數據通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統的可靠性和系統的靈活性。而利用RS-485只能構成主從式結構系統,通信方式也只能以主站輪詢的方式進行,系統的實時性、可靠性較差;
2、縮短了開發(fā)周期
CAN總線通過CAN收發(fā)器接口的兩個輸出端CANH和CANL與物理總線相連,而CANH端的狀態(tài)只能是高電平或懸浮狀態(tài),CANL端只能是低電平或懸浮狀態(tài)。這就保證不會在出現在RS-485網絡中的現象,即當系統有錯誤,出現多節(jié)點同時向總線發(fā)送數據時,導致總線呈現短路,從而損壞某些節(jié)點的現象。而且CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響,從而保證不會出現象在網絡中,因個別節(jié)點出現問題,使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。而且,CAN具有的完善的通信協議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現,從而大大降低系統開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期,這些是僅有電氣協議的RS-485所無法比擬的。
二、CAN的報文格式
在總線中傳送的報文,每幀由7部分組成。CAN協議支持兩種報文格式,其唯一的不同是標識符(ID)長度不同,標準格式為11位,擴展格式為29位。
在標準格式中,報文的起始位稱為幀起始(SOF),然后是由11位標識符和遠程發(fā)送請求位 (RTR)組成的仲裁場。RTR位標明是數據幀還是請求幀,在請求幀中沒有數據字節(jié)。
控制場包括標識符擴展位(IDE),指出是標準格式還是擴展格式。它還包括一個保留位 (ro),為將來擴展使用。它的最后四個位用來指明數據場中數據的長度(DLC)。數據場范圍為0~8個字節(jié),其后有一個檢測數據錯誤的循環(huán)冗余檢查(CRC)。
應答場(ACK)包括應答位和應答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平(邏輯1),這時正確接收報文的接收站發(fā)送主控電平(邏輯0)覆蓋它。用這種方法,發(fā)送站可以保證網絡中至少有一個站能正確接收到報文。
報文的尾部由幀結束標出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位,如果這時沒有站進行總線存取,總線將處于空閑狀態(tài)。
CAN通信數據幀的結構
三、CAN總線終端配置方法
CAN總線的測試和使用過程中,為了保證信號反射不至導致通訊失敗,傳輸線上必須添加匹配終端。有多種方法配置CAN硬件,主要取決于你硬件的物理層:高速,低速,單線還是軟件可配的。
使用CAN組成網絡示例
1、高速CAN
對于高速CAN,一對信號線的每根線(CAN_H和CAN_L)都必須添加120歐姆的匹配電阻,這是因為CAN總線兩個方向都有數據流。具體做法就是在每一個CAN終端(多個設備時只需在最終端的設備)的CAN_H和CAN_L上跨接一個120歐姆電阻(實際操作時我試過120歐姆左右的都可用)。
2、低速CAN
對于低速CAN,網絡上每個設備的每條數據線都需要一個終端電阻:R(RTH)接在CAN_H上,R(RTL)接在CAN_L上,每個電阻的阻值需要參考低速CAN的使用手冊進行計算。
3、單線CAN
一般單線CAN(如NI)硬件內置一個9.9K歐姆的負載電阻,這就是網絡要求的負載阻值,不需額外的電阻。
4、軟件配置
軟件可配置CAN硬件可以通過軟件來配置設備是工作在高速下,低速下或是單線接口。所需的終端電阻取決于被配置在哪個物理層。
結語
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