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96SEO 2026-02-19 19:02 11
2、帧格式2.1、数据帧掌握2.2、遥控帧掌握2.3、错误帧了解2.4、过载帧了解2.5、帧间隔了解2.6、位填充掌握
4、仲裁4.1、先占先得4.2、非破坏性仲裁4.3、数据帧与遥控帧4.4、标准帧与扩展帧
CAN总线是一种简洁易用、传输速度快、易扩展、可靠性高的串行通信总线广泛应用于汽车、嵌入式、工业控制等领域。
应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理等特性1.2、硬件电路
单片机将数据信号(0/1)通过TX传输到CAN收发器收发器将传输来的信号进行判断处理成差分信号电压差逻辑1和逻辑0的差分信号电压差是不同的然后减差分信号传输到CAN总线上。
②CAN控制器引出的TX和RX与CAN收发器相连CAN收发器引出的
③CAN_H和CAN_L分别与总线的CAN_H和CAN_L相连
④高速CAN使用闭环网络CAN_H和CAN_L两端添加120Ω的终端电阻
⑤单片机将数据信号(0/1)通过TX传输到CAN收发器收发器将传输来的信号进行处理成差分信号然后传输到CAN总线上
①低速CAN使用开环网络CAN_H和CAN_L其中一端添加2.2kΩ的终端电阻
单片机将数据信号(0/1)通过TX传输到CAN收发器收发器将传输来的信号进行处理成差分信号然后传输到CAN总线上。
而这差分信号即2线上面的电压差Vcan_H
最主要的原因就是抗干扰的能力强传统的传输使用的是单端信号一根信号线和一根地线比如串口通信UART。
信号线对比地线的电压来传输逻辑电平是1还是0比如对比地线电压是3.3v那么传输的信号是逻辑1对比地线电压是0v那么传输的信号是逻辑0。
若在传输的过程中被电磁信号干扰由0v变为3.3v发送端发送的是逻辑0而接收端接收的是被干扰后的逻辑1。
而CAN总线采用差分信号就是为了避免这种干扰。
如图所示虽然存在干扰信号但是干扰使得Vcan_H和Vcan_L的电平增量是一样大的而逻辑电平是由他们的电压差决定的所以干扰后他们的电压差是不变的即逻辑电平也是不变的。
前提是差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线
1、CAN总线是广播类型的总线。
这意味着所有节点都可以侦听到所有传输的报文。
无法将报文单独发送给指定节点所有节点都将始终捕获所有报文。
但是CAN硬件能够提供本地过滤功能让每个节点对报文有选择性地做出响应。
2、CAN总线上有5种不同的报文类型或“帧”数据帧远程帧错误帧过载帧和帧间隔。
其中错误帧、过载帧、帧间隔都是由硬件自动完成的没有办法用软件来控制。
对于一般使用者来说只需要掌握数据帧与遥控帧。
数据帧和遥控帧有标准格式与扩展格式。
标准格式有11位标识符扩展格式有29位标识符。
总线上所有设备都会监督总线的数据一旦发现“位错误”或“填充错误”或“CRC错误”或“格式错误”或“应答错误”
当接收方收到大量数据而无法处理时其可以发出过载帧延缓发送方的数据发送以平衡总线负载避免数据丢失
发送6位显性电平0拉开电位让发送方发送不了数据到CAN总线上面主要延缓了发送方的数据发送
将数据帧和遥控帧与前面的帧分离开即连续发送的数据帧之间有帧间隔。
位时序为了灵活调整每个采样点的位置使采样点对齐数据位中心附近CAN总线对每一个数据位的时长进行了更细的划分分为同步段SS、传播时间段PTS、相位缓冲段1PBS1和相位缓冲段2PBS2每个段又由若干个最小时间单位Tq构成。
每个设备都有一个位时序计时钟秒表秒表一圈的时间正好也是一位数据的发送时间而秒表的时钟也被分为和数据位相同的4个区域。
发送设备每发送一位数据秒表也正好转动一圈并且数据位的每一段和秒表的时区一一对应。
如下图所示
当某个设备发送方率先发送报文其他所有设备接收方收到SOF的下降沿时接收方会将自己的位时序计时周期拨到SS段的中间位置秒表时区与数据位的每段保持同步。
接收设备是看这个秒表进行对数据采样的每当秒表的秒钟指向PBS1和PBS2时间段之间设备就开始对数据位采样一次如果数据位与秒表时区段对齐了那么每次采样都是准确的数据位。
若数据位与时区没有对齐那么可能采样的数据不准确。
如下图所示
如果没有对齐如上图所示若接收设备接收到数据位的PBS1时设备秒表却指向SS当再过5.5个Tq时间后设备接收到正好是数据位的变化而设备秒表却指向了PBS1和PBS2之间此时正好是采样时间所以此时采样到的是电平跳变那么采样到的数据是0还是1喃这不能确定所以这存在着很大的误差。
若发送方或接收方的时钟有误差随着误差积累数据位边沿逐渐偏离SS段则此时接收方根据再同步补偿宽度值SJW1~4Tq通过加长PBS1段或缩短PBS2段以调整同步。
例如接收设备的秒表指针转动慢一些当接收设备接收到下一位数据的跳变边沿时设备秒表的秒钟却还没有指向SS中心。
如下图所示
想要解决这种误差那么就将PBS2缩短即可缩短到秒针正好指向SS中心。
CAN总线只有一对差分信号线同一时间只能有一个设备操作总线发送数据若多个设备同时有发送需求该如何分配总线资源解决的方法是1、先占先得。
2、非破坏性仲裁。
当2个设备同时给总线发送数据时都发送的是标准帧格式那么通过仲裁段的数据来判断谁能成为赢家。
如下图所示
总结不论标准帧与扩展帧进行对比还是数据帧与遥控帧对比。
他们的仲裁结果都是按照上面的仲裁规则而得出的。
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