工程机械智能化 can总线技术特征

can的物理特性

（1）拓扑结构can在物理结构上属于总线式通信网络。

（2）机械参数及传输介质模块通过一个9针的d型插头连接到can总线上。总线采用屏蔽的或非屏蔽的双绞线，用光纤更佳。

（3）电气参数及信号表示总线上的数据采用不归零编码方式（nrz），可具有两种互补的逻辑值之一：显性及隐性。can总线中各节点使用相同的位速率。它的每位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1及相位缓冲段2组成。发送器在同步段前改变输出的位数值，接受器在两个相位缓冲段间采样输入位值，而两个相位缓冲段长度可自由调节，以保证采样的可靠性。另外，can总线采用时钟同步技术来保证通讯的同步。

can协议

can总线以报文为单位进行信息交换，报文中含有标示符（id），它既描述了数据的含义又表明了报文的优先权。can总线上的各个协点都可主动发送数据。当同时有两个或两个以上的节点发送报文时，can控制器采用id进行仲裁。id控制节点对总线的访问。发送具有最高优先权报文的节点获得总线的使用权，其他节点自动停止发送，总线空闲后，这些节点将自动重发报文。

（1）can协议分层结构can总线规范规定了任意两个节点之间的兼容性。包括电气特件利数据解释协议。

can协议可分为：目标层、传送层、物理层。其中目标层和传送层包括了iso/osi定义的数据链路的所有功能。目标层的功能包括：确认要发送的信息；位应用层提供接口。传送层功能包括：数据帧组织：总线仲裁：检错、错误报告、错误处理。

（2）can通信协议can支持四类信息帧类型。

a.数据帧。can协议有两种数据帧类型标准2.0a和标准2.0b。两者本质的不同在于id的长度不同。在2.0a类型中，id的长度为11位；在2.0b类型中id为29位。一个信息震中包括7个主要的域：

帧起始域——标志数据帧的开始，由一个显性位组成。

仲裁域——内容由标示符和远程传输请求位（rtr）组成，rtr用以表明此信息帧是数据帧还是不包含任何数据的远地请求帧。当2.0a的数据帧和2.0b的数据帧必须在同一条总线上传输时，首先判断其优先权，如果id相同，则非扩展数据帧的优先权高于扩展数据帧。

控制域——r0、r1是保留位，作为扩展位，dlc表示一帧中数据字节的数目。

数据域——包含0～8字节的数据。

校验域——检验位错用的循环冗余校验域，共15位。

应答域——包括应答位和应答分隔符。正确接收到有效报文的接收站在应答期间将总线值为显性电平。

帧结束——由七位隐性电平组成。

b.远程帧。接受数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。

c.错误指示帧。由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。

d.超载帧。由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧问空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。

e.帧间空隙。位于数据帧和远地帧与前面的信息帧之间，由帧间空隙和总线空闲状态组成。帧间空隙是必要的，在此期间，can不进行新的帧发送，为的是can控制器在下次信息传递前有时间进行内部处理操作。当总线空闲时can控制器方可发送数据。

（3）错误检验。为了提高抗干扰能力和数据的可靠性，采取了多种错误检测手段：发送监视、填充监视、crc错、格式错、应答错误等。

（4）总线访问控制要做到数据的实时处理，数据的高速传输是关键。对于工程机械中的具体节点而言，不仅需要高达1mbit/s的通信速率，更需要在几个节点要竞争访问总线时正确定位哪个节点获得使用权。总线上的各种数据的延迟要求是不一样的，快速变化的物理量（如发送机的转速、路面的随机波动信号等）比慢时变的物理量（如温度、压力等信号）要求访问总线的频率大的多。当多个节点同时需要访问总线时，can控制器通过各种报文被赋予的优先权标示符及id数的大小来仲裁谁先发送。

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