現(xiàn)場(chǎng)總線CANopen學(xué)習(xí)總結(jié)筆記二---物理層和CAN協(xié)議

主要有位定時(shí)和位填充、高速收發(fā)器、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、連接器。

CANopen的物理層相當(dāng)于CAN控制器中采用的子層PLS（物理信號(hào)）、MAU（介質(zhì)訪問(wèn)單元）和MDI（介質(zhì)專用接口），這些子層均位于驅(qū)動(dòng)模塊中并通過(guò)連接器和電纜實(shí)現(xiàn)。

位定時(shí)其實(shí)就是針對(duì)各種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率設(shè)定的采樣點(diǎn)。分為4個(gè)部分：同步段、傳播段、相位段1和相位段2。而位定時(shí)的采樣點(diǎn)恰好介于相位段1和2之間。

位填充可以表示為5個(gè)相同極性的位后面插入一個(gè)不同極性的填充位，而根據(jù)第3章里報(bào)文格式中得知，位填充只適合對(duì)幀起始SOF到CRC場(chǎng)之間的范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。填充位可以由接收CAN控制器自動(dòng)去除填充，因此CAN報(bào)文物理層上的長(zhǎng)度取決于待傳輸?shù)奈桓袷健?/p>

收發(fā)器芯片具有一個(gè)Rx引腳和一個(gè)Tx引腳，這些引腳可直接將二進(jìn)制信號(hào)輸入到CAN控制器中或微控制器中的CAN模塊，CAN_HCAN_L端口直接與兩條總線導(dǎo)線連接。另外用戶可以利用一個(gè)外部電阻，通過(guò)一個(gè)可選端口來(lái)改變脈沖沿斜率。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種帶2個(gè)終端電阻的線性總線結(jié)構(gòu)，在總線兩端接上終端電阻可以避免導(dǎo)線上的信號(hào)反射。注意終端電阻的使用，總線導(dǎo)線的長(zhǎng)度和類別選擇。

連接器采用9針D-Sub連接器的引腳分布。

第三章CAN協(xié)議

主要有報(bào)文格式和錯(cuò)誤的檢測(cè)、限制和處理。

3.1報(bào)文格式

CAN規(guī)范定義，隱性電平的邏輯為1，顯性電平邏輯為0.有一個(gè)助記的是：顯靈（顯零），記住一個(gè)，另一個(gè)當(dāng)然知道是隱1了。

CAN總線上傳輸?shù)膸?個(gè)類型：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、超載幀。

標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀組成：

幀起始（SOF）：指示一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的開(kāi)始，包含一個(gè)確定的顯性位。

標(biāo)識(shí)符場(chǎng)（CAN-ID）：標(biāo)識(shí)符場(chǎng)由11位組成，用于表示確定的待傳輸消息，數(shù)值作侍傳輸消息的優(yōu)先級(jí)。

遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位（RTR）：用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。當(dāng)為顯性時(shí)傳輸數(shù)據(jù)幀，隱性為遠(yuǎn)程幀。

控制段：由6位組成，其中有4位DLC（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼）。DLC表示此幀在數(shù)據(jù)段中的傳輸字節(jié)數(shù)。

數(shù)據(jù)段：0~8字節(jié)，包含此幀傳輸?shù)膶?shí)際有效信息。

CRC段：循環(huán)冗余校驗(yàn)。用來(lái)識(shí)別是否接收錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。

應(yīng)答段：應(yīng)答間隙位的電平值可以用來(lái)提示本網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有接收器正確收到了當(dāng)前發(fā)送的消息。

幀結(jié)束：由7位隱性電平的位組成。

幀間空間（ITM）已經(jīng)不屬于前一條幀的組成單元。

錯(cuò)誤幀：主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)顯性電平的位組成，這違反了CAN填充規(guī)則，所以網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備都可以識(shí)別出這種錯(cuò)誤標(biāo)志。由主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志轉(zhuǎn)為被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志。錯(cuò)誤界定符由8個(gè)隱性電平位組成，用于結(jié)束錯(cuò)誤幀。

過(guò)載幀：通常由尚未處理完上一幀消息的CAN控制器發(fā)出，可以用于延遲網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備發(fā)送下一條消息。過(guò)載標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)顯性電平位組成，且必須在幀空間ITM的前兩個(gè)位之內(nèi)開(kāi)始。過(guò)載界定符由8個(gè)隱性電平組成，用于結(jié)束過(guò)載幀。過(guò)載幀不會(huì)影響錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的讀數(shù)，這接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器REC在發(fā)送過(guò)載標(biāo)志檢測(cè)到的位錯(cuò)誤REC不加1的原因吧。

CAN位信息的傳輸使用不歸零編碼（NRZ）的方式。

NRZ:信號(hào)電平的一次反轉(zhuǎn)代表1，電平不變化表示0，并且在表示完一個(gè)碼元后，電壓不需回到0.

好處是在一個(gè)位時(shí)間間隔里，只需要進(jìn)行一次掃描就可以檢測(cè)到電平。缺點(diǎn)是當(dāng)出現(xiàn)一些極性相同的連續(xù)位時(shí)，沒(méi)有可用的信號(hào)邊沿來(lái)同步接收器。

CAN總線仲裁與填充原理需要注意。

3.2錯(cuò)誤的檢測(cè)、限制和處理

有5種檢測(cè)機(jī)制檢測(cè)錯(cuò)誤：

位錯(cuò)誤

填充規(guī)則錯(cuò)誤

CRC錯(cuò)誤

應(yīng)答錯(cuò)誤

格式錯(cuò)誤

所有CAN協(xié)議控制器都內(nèi)置兩個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，一個(gè)接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器REC，一個(gè)是發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器TEC。

錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的值大于127小于255時(shí)，設(shè)備進(jìn)入被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)；當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的值小于127時(shí)，設(shè)備處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)；當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器大于255時(shí)，設(shè)備進(jìn)入總線脫離（BusOff）狀態(tài)。

錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的增減規(guī)定有8個(gè)。需要詳細(xì)的可以留言給我。

如果某一過(guò)載幀中檢測(cè)出錯(cuò)誤，剛只有處于錯(cuò)誤主動(dòng)狀態(tài)的設(shè)備才能允許發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤標(biāo)志。