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1、 5.1、CAN总线简介 5.2、CAN总线通信模式 5.3、CAN总线的性能特点 5.4、CAN总线技术标准5.15.1、CANCAN总线简总线简介介 控控制制器器局局域域网网络络Controller Controller Area Area Network Network 简简称称CANCAN主主要要用用于于各各种种过过程程设设备备监监测测及及控控制制。CANCAN最最初初是是由由德德国国的的BoschBosch公公司司为为汽汽车车的的监监测测与与控控制制设设计计的的，但但由由于于CANCAN总总线线本本身身的的突突出出特特点点，其其应应用用领领域域目目前前已已不不再再局局限限于于汽汽车车
2、行行业业，而而向向过过程程工工业业、机机械械工工业业、机机器器人人、数数控控机机床床、医医疗疗器器械械及及传传感感器器等等领领域域开开展展。由由于于其其高高性性能能、高高可可靠靠性性及及独独特特的的设设计计，CANCAN总总线线越越来来越越受受到到人人们们的的重重视视，国国际际上上已已经经有有很很多多大大公公司司的的产产品品采采用用了了这这一一技技术术。CANCAN已已经经形形成成国国际际标标准准ISO11898ISO11898，并并已成为工业数据通信的主流技术之一。已成为工业数据通信的主流技术之一。5.2 CAN总线的通信模式 第一，“载波监测，多主掌控/冲突防止 这这就就允允许许在在总总线
3、线上上的的任任一一设设备备有有同同等等的的时时机机取取得得总总线线的的控控制制权权来来向向外外发发送送信信息息。如如果果在在同同一一时时刻刻有有两两个个以以上上的的设设备备欲欲发发送送信信息息，就就会会发发生生数数据据冲冲突突，CANCAN总总线线能能够够实实时时地地检检测测这这些些冲冲突突情情况况并作出相应的仲裁而不会破坏待传之信息；并作出相应的仲裁而不会破坏待传之信息；第二，信息报文在传送时不是基于目的站点地址；这这就就允允许许不不同同的的信信息息以以“播播送送的的形形式式发发送送到到所所有有节节点点并并且且可可在不改变信息格式的前提下对报文进行不同配置在不改变信息格式的前提下对报文进行不
4、同配置；第三，CAN总线是一种高速的，具备复杂的错误检测和恢复能力的高可靠性强有力的网络。5.2 CAN总线的通信模式一、一、CSMA/CDCSMA/CD载波监测，多主掌控载波监测，多主掌控/冲突防止冲突防止 “载载波波监监测测的的意意思思是是指指在在总总线线上上的的每每个个节节点点在在发发送送信信息息报报文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。“多多主主掌掌控控的的意意思思是是一一旦旦此此一一空空闲闲状状态态被被监监测测到到，那那么么每每个个节点都有均等的时机来发送报文。节点都有均等的时机来发送报文。“冲冲突突防防止止是是指指在在两两上上节节点
5、点同同时时发发送送信信息息时时，节节点点本本身身首首先先会会检检测测到到出出现现冲冲突突，然然后后采采取取相相应应的的措措施施来来解解决决这这一一冲冲突突情情况况。此此时时优优先先级级高高的的报报文文先先发发送送，低低优优先先级级的的报报文文发发送送会会暂暂停停。在在CANCAN总总线线协协议议中中是是通通过过一一种种非非破破坏坏性性的的仲仲裁裁方方式式来来实实现现冲冲突突检检测测。这这也也就就意意味味着着当当总总线线出出现现发发送送冲冲突突时时，通通过过仲仲裁裁后后原原发发送送信信息息不不会会受受到到任任何何影影响响。所所有有的的仲仲裁裁判判别别都都不不会会破破坏坏优优先先级级高高的的报报文
6、文信信息内容，也不会对其发送产生任何的时延。息内容，也不会对其发送产生任何的时延。5.2 CAN总线的通信模式如何实现非破坏性的位仲裁？为为了了到到达达这这种种“非非破破坏坏性性的的位位仲仲裁裁方方式式，CANCAN总总线线协协议议必必须须满满足足一一些些前前提提条条件件。首首先先，必必须须定定义义两两种种逻逻辑辑状状态态在在这这里里叫叫作作“支支配配位位DOMINANTDOMINANT 又又称称“显显性性电电平平和和“顺顺从从位位RECESSIVERECESSIVE又又称称 “隐隐性性电电平平；然然后后，节节点点在在发发送送过过程程中中必必须须检检测测刚刚刚刚发发出出的的状状态态是是否否就就
7、是是信信息息中中所所描描述述的的内内容容。在在CANCAN总总线线的的定定义义中中，逻逻辑辑0 0为为支支配配位位，逻逻辑辑1 1为为顺顺从从位。位。5.2 CAN总线的通信模式如何冲突仲裁？支支配配位位一一定定会会在在和和顺顺从从位位的的判判别别过过程程中中获获胜胜，换换句句话话说说，报报文文标标记记区区报报文文仲仲裁裁专专用用区区域域的的值值越越小小，其其优优先先级级就就越越高高。举举个个例例子子，假假定定有有两两个个节节点点在在同同一一时时刻刻发发送送一一个个报报文文，每每个个节节点点都都会会监监测测总总线线以以便便了了解解欲欲发发送送的的信信息息状状态态是是否否确确实实出出现现在在总总
8、线线上上。一一个个优优先先级级较较低低的的报报文文在在某某一一时时刻刻会会发发送送一一个个“顺顺从从位位但但是是检检测测回回来来的的却却是是“支支配配位位。此此时时这这个个节节点点被被仲仲裁裁为为发发送送权权取取消消，立立刻刻停停止止发发送送报报文文的的工工作作。优优先先级级较较高高的的报报文文继继续续发发送送直直到到完完整整的的报报文文发发送送完完毕毕。在在刚刚刚刚冲冲突突仲仲裁裁中中被被取取消消发发送送权权的的节节点点将将等等待待总线的下一个空闲期并自动地再次尝试发送。总线的下一个空闲期并自动地再次尝试发送。5.2 CAN总线的通信模式二、基于报文的通讯 CANCAN总总线线是是一一个个基
9、基于于报报文文而而不不是是基基于于站站点点地地址址的的协协议议。也也就就是是说说报报文文不不是是按按照照地地址址从从一一个个节节点点传传送送到到另另一一个个节节点点。CANCAN总总线线上上报报文文所所包包含含的的内内容容只只有有优优先先级级标标志志区区和和欲欲传传送送的的数数据据内内容容。所所有有节节点点都都会会接接收收到到在在总总线线上上传传送送的的报报文文，并并在在正正确确接接后后发发出出应应答答确确认认。至至于于该该报报文文是是否否要要做做进进一一步步的的处处理理或或被被丢丢弃弃将将完完全全取取决决于于接接收收节节点点本本身身。同同一一个个报报文文可可以以发发送送给给特特定定的的站站点
10、点或或许许多站点，就看你怎样去设计你的网络和系统。多站点，就看你怎样去设计你的网络和系统。基基于于报报文文的的这这种种协协议议另另外外一一个个好好处处是是新新的的节节点点可可以以随随时时方方便便地地参参加加到到现现有有的的系系统统中中，而而不不需需对对所所有有节节点点进进行行重重新新编编程程以以便便它它们们能能识识别别这这一一新新节节点点。一一旦旦新新节节点点参参加加到到网网络络中中，它它就就开开始始接收信息，判别信息标识，然后决定是否作处理或直接丢弃。接收信息，判别信息标识，然后决定是否作处理或直接丢弃。如何去实现？5.2 CAN总线的通信模式 CANCAN总总协协议议另另外外一一个个有有用
11、用的的特特性性是是一一个个节节点点可可以以主主动动要要求求其其它它节节点点发发送送信信息息。这这种种特特性性叫叫做做“远远端端发发送送请请求求RTRRTR。和和上上例例不不同同之之处处在在于于，节节点点并并不不等等待待信信息息的的到到来来，而而是是主动去索取。主动去索取。如如，汽汽车车中中的的中中央央安安全全系系统统会会频频繁繁地地更更新新一一些些象象安安全全气气袋等关键传感器的信息。袋等关键传感器的信息。但但是是有有些些信信息息如如油油压压传传感感器器或或电电池池电电压压传传感感器器可可能能不不会会也也不不需需要要经经常常收收到到。为为了了确确保保了了解解这这些些设设备备是是否否工工作作正正
12、常常，系系统统必必须须定定期期地地要要求求此此类类设设备备发发送送相相关关的的信信息息以以便便检检查查整整个个系系统统的的工工作作情情况况。设设计计人人员员就就可可以以利利用用这这一一“远远端端发发送送请请求求特特性性来来减减少少网网络络的的数数据据通通讯讯量量，同同时时维维持持整整个个系系统统的的完完整整性。性。5.2 CAN总线的通信模式 CAN总线定义了四种不同的帧,用于总线通讯。1 1、最最常常用用的的是是“数数据据帧帧，用用于于一一个个节节点点传传送送信信息息到到其其它它任一或所有节点；任一或所有节点；2 2、“远远端端帧帧，基基本本上上是是一一个个数数据据帧帧但但其其中中的的RTR
13、RTR位位被被置置1 1，说说明明这这是是一一个个“远远端端发发送送请请求求，用用于于一一个个节节点点主主动动要要求求其其它它节点发送信息；节点发送信息；3 3、“错错误误帧帧，如如果果节节点点在在接接收收过过程程中中检检测测到到任任一一在在CANCAN总线协议中定义了的错误信息，它就会发送一个错误帧。总线协议中定义了的错误信息，它就会发送一个错误帧。4 4、“过过载载帧帧，当当一一个个节节点点正正忙忙于于处处理理接接收收的的信信息息，需需要要额额外外的的等等待待时时间间接接收收下下一一报报文文时时，可可以以发发送送过过载载帧帧，通通知知其其它它节点暂缓发送新报文。节点暂缓发送新报文。5.2
14、CAN总线的通信模式三、CAN总线是一种高速的，具备复杂的错误检测和恢复能力的高可靠性强有力的网络 1 1高高速速性性：CANCAN总总线线一一开开始始是是为为汽汽车车工工业业而而设设计计的的，如如果果要要使使这这一一市市场场能能够够接接受受它它，一一个个能能高高效效处处理理出出错错情情况况的的通通讯讯协协议议是是至至关关重重要要的的。在在发发布布了了2.0B2.0B版版的的CANCAN总总线线技技术术标标准准后后，其其最最大大的的通通讯讯速速率率已已经经比比1.01.0版版提提高高了了8 8倍倍，达达1M1M位位/秒秒,在在这这种种速速率率下下，即即便便是是对对时时间间要要求求非非常常关关键
15、键的的参参数数也也可可以以通通过过CANCAN总线传输而不必担忧其时延。总线传输而不必担忧其时延。5.2 CAN总线的通信模式2 2CANCAN总线协议有一套完整的过失管理机制总线协议有一套完整的过失管理机制 能够自动地检测出这些错误信息，由此保证了被传信能够自动地检测出这些错误信息，由此保证了被传信息的正确必性和完整性。息的正确必性和完整性。错误类型发送错误可通过发送错误可通过“CRC“CRC出错检测到；出错检测到；普通接收错误可通过普通接收错误可通过“应答出错检测到；应答出错检测到；CANCAN报文格式错误可通过报文格式错误可通过“格式出错检测到；格式出错检测到；CANCAN总线信号错误可
16、通过总线信号错误可通过“位出错检测到；位出错检测到；同步和定时错误可通过同步和定时错误可通过“阻塞出错检测到。阻塞出错检测到。5.2 CAN总线的通信模式 每每个个CANCAN总总线线上上的的节节点点都都有有一一个个出出错错计计数数器器用用以以记记录录各各种种错错误误发发生生的的次次数数。取取决决于于出出错错的的严严重重性性，通通过过这这些些计计数数器器就就可可以以确认这些节点是否应工作到降级模式；确认这些节点是否应工作到降级模式；总总线线上上的的节节点点可可以以从从正正常常工工作作模模式式正正常常收收发发数数据据和和出出错错信信息息降降级级到到消消极极工工作作模模式式只只有有在在总总线线空空
17、闲闲时时才才能能取取得得控控制制权权，或者到关断模式和总线隔离。，或者到关断模式和总线隔离。CANCAN总总线线上上各各节节点点还还有有能能力力监监测测是是短短期期的的干干扰扰还还是是永永久久性性的的故故障障，并并采采取取相相关关的的应应对对措措施施，这这种种特特性性被被叫叫做做“故故障障界界定定隔隔离离。采采取取了了这这种种故故障障界界定定隔隔离离措措施施后后，故故障障节节点点将将会会被被及及时时关关断断，不不会会永永久久占占用用总总线线。这这一一点点对对关关键键信信息息能能在在总总线线上上畅畅通通无阻地传送是非常重要的。无阻地传送是非常重要的。5.3 CAN5.3 CAN总线总线的的技术特
18、点技术特点 由由于于其其采采用用了了许许多多新新技技术术及及独独特特的的设设计计与与一一般般的的通通信信总总线线相相比比，CANCAN总总线线的的数数据据通通信信具具有有突突出出的的可可靠靠性性、实实时时性性和和灵活性。其特点可概括如下：灵活性。其特点可概括如下：1.CAN1.CAN为为多多主主工工作作方方式式，网网络络上上任任意意以以节节点点均均可可在在任任意意时时刻刻主主动的地向网络上其它节点发送信息，而不分主从。动的地向网络上其它节点发送信息，而不分主从。2.CAN2.CAN网网络络上上的的节节点点信信息息分分为为不不同同的的优优先先级级，可可满满足足不不同同的的实实时要求，高优先级的数
19、据最多可在时要求，高优先级的数据最多可在134s134s内得到传输。内得到传输。3.CAN3.CAN采采用用非非破破坏坏性性总总线线仲仲裁裁技技术术，当当多多个个节节点点同同时时向向总总线线发发送送信信息息时时，优优先先级级较较低低的的节节点点会会主主动动退退出出发发送送，而而最最高高优优先先级的节点可不受影响的继续传输数据。级的节点可不受影响的继续传输数据。4.CAN4.CAN程程序序通通过过报报文文滤滤波波即即可可实实现现点点对对点点、一一点点对对多多点点及及全全局局播送等几种方式传送接收数据，无需专门的播送等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度。调度。5.3 CAN5.3 CAN总线总
20、线的的技术特点技术特点 5.CAN5.CAN的的直直线线通通信信距距离离最最长长可可达达10km10km速速率率5Kbps5Kbps以以下下，通通信速率最高可达信速率最高可达1Mbps1Mbps此时通信距离最长为此时通信距离最长为40m40m6.CAN6.CAN上上的的节节点点数数主主要要取取决决于于总总线线驱驱动动电电路路，目目前前可可达达128128个个；报报文文标标识识符符可可达达20322032种种CAN2.0ACAN2.0A，而而扩扩展展标标准准CAN2.0BCAN2.0B的报文标识符几乎不受限制。的报文标识符几乎不受限制。7.7.采采用用短短帧帧结结构构，传传输输时时间间短短，受受
21、干干扰扰概概率率低低，具具有有良良好好的的检错效果。检错效果。5.3 CAN5.3 CAN总线总线的的技术特点技术特点 8.CAN8.CAN的的每每帧帧信信息息都都有有CRCCRC校校验验及及其其它它检检错错措措施施，保保证证了了数数据出错率极低。据出错率极低。9.CAN9.CAN的的通通信信介介质质可可为为双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆或或光光纤纤，选选择择灵灵活。活。10.CAN10.CAN节节点点在在错错误误严严重重的的情情况况下下具具有有自自动动关关闭闭输输出出的的功功能能，以使总线上其它节点的操作不受限制。以使总线上其它节点的操作不受限制。5.4 CAN总线的技术标准 随随着着CAN
22、CAN在在各各种种领领域域的的应应用用和和推推广广，对对其其通通信信格格式式的的标标准准化化提提出出了了要要求求。为为此此，19911991年年9 9月月Philips Philips SemiconductorsSemiconductors制制 定定 并并 发发 布布 了了 CANCAN技技 术术 标标 准准 Version 2.0Version 2.0。该技术标准包括该技术标准包括A A和和B B两局部：两局部：1.1.CANCAN技术标准技术标准2.0A2.0A给出了报文标准格式；给出了报文标准格式；2.2.CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B给出标准和扩展的两种报文格式。给出标
23、准和扩展的两种报文格式。这里主要介绍这里主要介绍CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B 5.4 CAN总线的技术标准 5.4.1 CAN的分层结构5.4.2 CAN报文传送及总线上的位电平表示5.4.3 CAN总线报文的帧结构5.4.4 错误类型和界定5.4.5 位定时与同步5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5.4.1 CAN的分层结构 为为了了使使设设计计透透明明和和执执行行灵灵活活，遵遵循循ISO/OSIISO/OSI标标准准模模型型，CANCAN分分为为数数据据链链路路层层包包括括逻逻辑辑链链路路层层LLCLLC和和媒体访问控制层媒体访问控制层MACMAC和
24、物理层，和物理层，在在CANCAN技技术术标标准准2.0A2.0A的的版版本本中中，数数据据链链路路层层的的LLCLLC和和MACMAC子子层层的的效效劳劳和和功功能能被被描描述述为为“目目标标层层和和“传输层。传输层。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 媒媒体体访访问问控控制制子子层层MACMAC子子层层的的功功能能主主要要是是传传送送规规则则，以以及及控控制制帧帧结结构构、执执行行仲仲裁裁、错错误误检检测测、出出错错标标定定和和故故障障界界定定。MACMAC子子层层也也要要确确定定为为开开始始一一次次新新的的发发送送，总总线线是是否否开开放放或或者者是是否否马马上上开
25、开始始接接收收，位位定定时时也也是是MACMAC子子层层的的一一局局部部。物物理理层层的的功功能能是是有有关全部电气特性不同的节点间位的实际传送。关全部电气特性不同的节点间位的实际传送。逻逻辑辑链链路路子子层层LLCLLC子子层层的的主主要要功功能能是是报报文文滤滤波波、超载通知和恢复管理。超载通知和恢复管理。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 图图1.CAN1.CAN的分层结构和功能的分层结构和功能5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5.4.2 CAN报文传送及总线上的位电平表示1 1进行数据传送时，发出报文的单元成为该报文的发送器。进行数据传送时
26、，发出报文的单元成为该报文的发送器。该单元在总线空闲或丧失仲裁前恒为发送器。该单元在总线空闲或丧失仲裁前恒为发送器。2 2如如果果一一个个单单元元不不是是报报文文发发送送器器，并并且且总总线线不不出出现现空空闲闲状状态，则该单元为接收器。态，则该单元为接收器。对于报文接收器和发送器，报文的实际有效时刻是不同的。1 1对对于于发发送送器器而而言言，如如果果直直到到帧帧结结束束末末尾尾一一直直未未出出错错，则则对对于于发发送送器器报报文文有有效效。如如果果报报文文受受损损，将将允允许许按按照照优优先先权权顺顺序序自自动动重重发发，为为了了能能同同其其它它总总线线访访问问竞竞争争，总总线线一一旦旦空
27、空闲闲。重重发送立即开始。发送立即开始。2 2对对于于报报文文接接收收器器而而言言，如如果果直直到到帧帧结结束束的的最最后后一一位位一一直未出错，则对于接收器报文有效。直未出错，则对于接收器报文有效。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 当当发发送送器器在在发发送送的的位位流流中中检检测测到到5 5为为连连续续的的相相同同数数值值时时，将将自自动动的的在在实实际际发发送送的的位位流流中中插插入入一一个个补补码码位位。而而数数据据帧帧和和远远程程帧帧的的其其余余位位场场则则采采用用固固定定格格式式，不不进进行行填填充充，出出错错帧帧和和超超载载帧帧同同样样是是固定格式。固定格
28、式。位填充规则位填充规则 构构成成一一帧帧的的帧帧起起始始、仲仲裁裁场场、控控制制场场、数数据场和据场和CRCCRC序列均借助位填充规则进行编码。序列均借助位填充规则进行编码。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 报报文文中中的的位位流流是是按按照照非非归归零零NZRNZR码码方方法法编编码码的的，这这意意味味着着一一个个完完整整的的位位电电平平要要么么是是显显性性，要要么么是隐性。是隐性。在在“隐隐性性状状态态下下，VcanhVcanh和和VcanlVcanl被被固固定定于于平平均均电电压压电电平平，VdiffVdiff近近似似为为零零。在在总总线线空空闲闲或或“隐隐性性
29、位位期期间间，发发送送“隐隐性性状状态态。“显显性性状状态态以以大大于于最小阀值的差分电压表示。最小阀值的差分电压表示。如如图图2 2所所示示。在在“显显性性位位期期间间，“显显性性状状态态改写改写“隐性状态并发送。隐性状态并发送。5.3 CAN5.3 CAN总线总线的的技术标准技术标准 图图2.2.总线上的位电平表示总线上的位电平表示 5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5.4.3 CAN5.4.3 CAN总线报文的帧结构总线报文的帧结构 CAN CAN总线的报文传送由总线的报文传送由4 4种不同类型的帧表示和控制：种不同类型的帧表示和控制：数据帧携带数据由发送器至接收
30、器；数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。数据帧和远程帧借助帧间空间和当前帧分开。数据帧和远程帧借助帧间空间和当前帧分开。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 1、数据帧 数数据据帧帧由由7 7个个不不同同的的位位场场组组成成，即即帧帧起起始始、仲仲裁裁场场、控控制制场场、数数据据场场、CRCCRC场
31、场、应应答答场场和和帧帧结结束束。数数据据长长度度可为可为0 0。CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B数据帧的组成如图数据帧的组成如图3 3所示。所示。图图3.3.数据帧的组成数据帧的组成 5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 在在CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B中存在两种不同的帧格式，中存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标识符的长度，具有其主要区别在于标识符的长度，具有1111位标识符的帧位标识符的帧称为标准帧，而包括称为标准帧，而包括2929位标识符的称为扩展帧。标准位标识符的称为扩展帧。标准格式和扩展格式的数据帧结构如图格式和扩展格式的数据帧结构
32、如图4 4，图，图5 5所示。所示。图图4.4.标准格式的数据帧标准格式的数据帧 5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 图图4.4.扩展格式的数据帧扩展格式的数据帧 SRR:SRR:替代远程请求替代远程请求IDE:IDE:标识位扩展位标识位扩展位RTR:RTR:远程发送请求位远程发送请求位5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 CANCAN技技术术标标准准2.0B2.0B对对报报文文滤滤波波特特别别加加以以描描述述，报报文文滤滤波波器器以以整整个个标标识识符符位位基基准准。屏屏蔽蔽存存放放器器可可用用于于选选择择一一组组标标识识符符，以以便便映映像像至至接
33、接收收缓缓存存器器中中，屏屏蔽蔽存存放放器器每每一一位位都都必必须须是是可可编编程程的的，它它的的长长度度可可以以是是整个标识符，也可以仅是其中一局部。整个标识符，也可以仅是其中一局部。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 1 1帧帧起起始始SOFSOF标标志志数数据据帧帧和和远远程程帧帧的的起起始始，它它仅仅由由一一个个显显性性位位构构成成，只只有有在在总总线线处处于于空空闲闲状状态态时时，才才允允许许单单元元开开始始发发送送。所所有有单单元元都都必必须须同同步步于于首首先先开开始发送的那个单元的帧起始前沿。始发送的那个单元的帧起始前沿。5.4 CAN5.4 CAN总线总
34、线的的技术标准技术标准 图图6.6.仲裁场组成仲裁场组成2 2仲仲裁裁场场由由标标识识符符和和远远程程发发送送请请求求位位RTRRTR组组成成，如图如图6 6所示。所示。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 对对于于CANCAN技技术术标标准准2.0A2.0A，标标识识符符的的长长度度为为1111位位，这这些些位位一一从从高高位位到到低低位位的的顺顺序序发发送送，最最低低位位为为ID.0ID.0，其其中中最最高高7 7位位不不能能全全为为隐隐性性。RTRRTR位位在在数数据据帧帧中中必必须为显性，而在远程帧中必须为隐性。须为显性，而在远程帧中必须为隐性。CANCAN技术标准
35、技术标准2.0A2.0A数据帧数据帧5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 对对于于CANCAN技技术术标标准准2.0B2.0B，标标准准格格式式和和扩扩展展格格式式的的仲仲裁裁场场不不同同，在在标标准准格格式式中中，1111位位标标识识符符和和远远程程发发送送请请求求位位RTRRTR组组成成，标标识识符符位位为为ID.28-ID.18ID.28-ID.18；RTRRTR位位在在数据帧中必须为显性，而在远程帧中必须为隐性。数据帧中必须为显性，而在远程帧中必须为隐性。为为区区别别标标准准格格式式和和扩扩展展格格式式，将将CANCAN技技术术标标准准2.0A2.0A中的中的r 1
36、r 1改记为改记为IDEIDE位，位，CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B的标准格式的标准格式5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 对于对于CANCAN技术标准技术标准2.0B2.0B，在扩展格式中，在扩展格式中，仲裁场仲裁场:29:29位标识符位标识符ID.28-ID.0;ID.28-ID.0;替代远程请求替代远程请求SRRSRR位隐性位位隐性位;标识位扩展位标识位扩展位IDEIDE隐性位隐性位;远程发送请求位远程发送请求位RTR RTR。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 SRRSRR的的全全称称是是“替替代代远远程程请请求求位位Subst
37、itute Substitute Remote Remote Request Request BITBIT，SRRSRR是是一一隐隐性性位位。它它在在扩扩展展格格式式的的标标准准帧帧RTRRTR位位上上被被发发送送，并并代代替替标标准准帧帧的的RTRRTR位位。因因此此，如如果果扩扩展展帧帧的的基基本本IDID和和标标准准帧帧的的识识别别符符相相同同，标标准准帧帧与与扩扩展展帧帧的的冲冲突突是是通通过过标标准准帧帧优优先先于扩展帧这一途径得以解决的。于扩展帧这一途径得以解决的。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 IDEIDE的的全全称称是是“识识别别符符扩扩展展位位Ide
38、ntifier Identifier Extension Extension BitBit，对对于于扩扩展展格格式式，IDEIDE位位属属于于仲仲裁裁场场；对对于于标标准准格格式式，IDEIDE位位属属于于控控制制场场。标标准准格格式式里里的的IDEIDE位位为为“显显性性，而而扩扩展展格格式式里里的的IDEIDE位位为为“隐隐性性。通通过过判判别别SRRSRR和和IDEIDE是是否否均均为为隐隐性性识识别别为为扩扩展格式，而不是标准格式的数据帧或远程帧。展格式，而不是标准格式的数据帧或远程帧。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 CAN2.0BCAN2.0B的的扩扩展展帧
39、帧和和CAN2.0ACAN2.0A和和CAN2.0BCAN2.0B的的标标准准帧帧一一样样，在在数数据据帧帧中中RTRRTR位位必必须须为为显显性性，而而在在远远程程帧帧中中必须为隐性。必须为隐性。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 3控制场由由6 6位位组组成成，由由图图可可见见，控控制制场场包包括括数数据据长长度度码码和和两两个个保保存存位位，这这两两个个保保存存位位必必须须发发送送显显性性位位，但但接接收收器器认认可可显显性性和和隐隐性性的的全全部部组组合合。数数据据长长度度码码DLCDLC指指出出数数据据场场的的字字节节数数目目。数数据据长长度度码码为为四四位位，
40、在在控控制制场场中中被被发发送送，数数据据字字节节的的允允许许使使用用数数目目为为0-80-8，不不能使用其它数值。能使用其它数值。图图7.7.控制场的组成控制场的组成 5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 4 4数数据据场场是是又又数数据据帧帧中中被被发发送送的的数数据据组组成成，它它可可包包括括0-80-8个个字字节节，每每个个字字节节8 8位位，首首先先发发送送的的是是最高有效位。最高有效位。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5 5CRCCRC场场包包括括CRCCRC序序列列，后后随随CRCCRC界界定定符符。CRCCRC场场结结构构如如图图8
41、 8所所示示。CRCCRC序序列列由由循循环环冗冗余余码码求求得得的的帧帧检检查查序序列列组组成成，最最适适用用于于位位数数小小于于127127BCHBCH码码的的帧帧。CRCCRC序序列列之之后后是是CRCCRC界界定定符符，包包含含一一个个单单独独的的“隐隐性性位位图图8.CRC8.CRC场结构场结构 5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 6应答场ACK为为两两位位，包包括括应应答答间间隙隙和和应应答答界界定定符符，如如图图9 9所所示示。在在应应答答场场中中，发发送送器器送送出出两两个个隐隐性性位位。一一个个正正确确地地接接收收到到有有效效报报文文的的接接收收器器，在
42、在应应答答间间隙隙，将将此此信信息息通通过过发发送送一一个个显显性性位位报报告告给给发发送送器器。所所有有接接收收到到匹匹配配CRCCRC序序列列的的站站，通通过过在在应应答答间间隙隙内内把把显显性性位位写写入入发发送送器器的的隐隐性性位位来来报报告告。应应答答界界定定符符是是应应答答场场的的第第二二位位，并并且且必必须须是是隐隐性性位位，5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 7 7帧结束：每个数据帧和远程帧均由帧结束：每个数据帧和远程帧均由7 7个个隐性位组成的标志序列界定。隐性位组成的标志序列界定。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 2、远程帧 激
43、活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始化各自源节点数据的发送。远程帧由初始化各自源节点数据的发送。远程帧由6 6个不同位场个不同位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRCCRC场、应答场和帧场、应答场和帧结束。远程帧和数据帧的结构基本相同，其结束。远程帧和数据帧的结构基本相同，其RTRRTR位为隐位为隐性位，且不存在数据场，远程帧组成如图性位，且不存在数据场，远程帧组成如图1010所示。所示。图图10.10.远程帧组成远程帧组成5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 3、出错帧 出出错错帧帧由由两
44、两个个不不同同场场组组成成，第第一一个个由由来来自自各各站站的的错错误误标标识识迭迭加加而而得得到到，后后随随的的第第二二个个场场是是出出错错界界定定符符，包括包括8 8个隐性位。个隐性位。图图11.11.出错帧的组成出错帧的组成5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 错误标志具有两种形式：错误标志具有两种形式：1 1激活错误标志激活错误标志active error flagactive error flag：激活：激活错误标志由错误标志由6 6个连续的显性位组成。个连续的显性位组成。2 2认可错误标志认可错误标志passive error flagpassive error
45、 flag：认：认可错误标志由可错误标志由6 6个连续的隐性位组成，除非被来自其它个连续的隐性位组成，除非被来自其它节点的显性位冲掉。节点的显性位冲掉。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 检检测测到到错错误误条条件件的的“错错误误激激活活站站通通过过发发送送错错误误激激活活标标志志指指示示错错误误。错错误误标标志志的的格格式式破破坏坏了了从从帧帧起起始始到到CRCCRC界界定定符符的的位位填填充充规规则则，也也破破坏坏了了应应答答场场或或帧帧结结束束场场的的固固定定格格式式。因因此此，所所有有其其他他的的站站由由此此检检测测到到错错误误条条件件并并开开始始发发送送错错误误
46、标标志志。因因此此，“显显性性位位序序列列的的形形成成就就是是各各个个站站发发送送的的不不同同错错误误标标志志加加叠叠在在一一起起的的结结果。这个序列的总长度最小为果。这个序列的总长度最小为6 6个位，最大为个位，最大为1212个位。个位。检测到错误条件的检测到错误条件的“错误认可的站试图通过发错误认可的站试图通过发送错误认可标志指示错误。该送错误认可标志指示错误。该“错误认可站以错误错误认可站以错误认可标志为起点，等待认可标志为起点，等待6 6个相同极性的连续位。当这个相同极性的连续位。当这6 6个相同的位被检测到时，错误认可标志的发送就完成个相同的位被检测到时，错误认可标志的发送就完成了。
47、了。5.4 CAN总线的技术标准 出错界定符包括出错界定符包括8 8个隐性位。错误标志发送后，个隐性位。错误标志发送后，每个站都送出每个站都送出1 1个隐性位，并监视总线，直到检测到个隐性位，并监视总线，直到检测到1 1个隐性位为止，然后开始发送剩余的个隐性位为止，然后开始发送剩余的7 7个隐性位。个隐性位。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 4、超载帧 超超载载帧帧包包括括两两个个位位场场：超超载载标标志志和和超超载载界界定定符符，如如图图1212所所示示。存存在在两两种种导导致致发发送送超超载载标标志志的的超超载载条条件件：一一个个是是要要求求延延迟迟下下一一个个数数
48、据据帧帧或或远远程程帧帧的的接接收收器器的的内内部部条条件件；另另一一个个是是在在间间隙隙场场检检测测到到显显性性位位。超超载载标标志志由由6 6个个显显性性位位组组成成，超超载载界界定定符符由由8 8个隐性位组成。个隐性位组成。图图12.12.超载帧的组成超载帧的组成5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5、帧间空间 数数据据帧帧、远远程程帧帧、出出错错帧帧或或超超载载帧帧，均均以以称称之之为为帧帧间间空空间间的的位位场场分分开开。而而在在超超载载帧帧和和出出错错帧帧前前面面没没有有帧帧间间空空间间，并并且且多多个个超超载载帧帧前前面面也也不不被被帧间空间分隔。帧间空间分
49、隔。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 帧帧间间空空间间包包括括间间歇歇场场和和总总线线空空闲闲场场，对对于于前前面面已已经经发发送送报报文文的的“错错误误认认可可站站还还有有暂暂停停发发送送场场，如如图图1313，图，图1414所示。所示。图图13.13.非非“错误认可帧间空间错误认可帧间空间图图14.“14.“错误认可的站帧间空间错误认可的站帧间空间5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 间间歇歇场场由由3 3个个隐隐性性位位组组成成，间间歇歇期期间间，不不允允许许启启动发送数据帧或远程帧，它仅起标注超载条件的作用。动发送数据帧或远程帧，它仅起标注超
50、载条件的作用。总总线线空空闲闲场场周周期期可可为为任任意意长长度度，此此时时总总线线是是开开放放的，因此任何需要发送的站均可访问总线。的，因此任何需要发送的站均可访问总线。暂暂停停发发送送场场是是指指：错错误误认认可可站站发发送送完完一一个个报报文文后后，在在下下一一次次报报问问发发送送认认可可总总线线空空闲闲之之前前，它它紧紧随随间间歇歇场场后送出的后送出的8 8个隐性位。个隐性位。5.4 CAN5.4 CAN总线总线的的技术标准技术标准 5.4.4 错误类型和界定 在在CANCAN总线中存在总线中存在5 5种错误类型，它们并不互相排斥种错误类型，它们并不互相排斥 1 1、位位错错误误：向向