CAN總線(xiàn)接口模塊工作原理

圖5 超載幀結(jié)構(gòu) 　　

（5）空閑幀。

數(shù)據(jù)幀及遠(yuǎn)程幀與前幀消息之間的間隔被稱(chēng)為幀間空間的場(chǎng)隔開(kāi)，如圖6所示，幀間

圖6 不包含暫停發(fā)送場(chǎng)的幀間空間 　　

空間由間歇場(chǎng)和總線(xiàn)空閑場(chǎng)組成，前面已經(jīng)發(fā)送過(guò)報(bào)文的錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)還包括暫停發(fā)送場(chǎng)。間歇場(chǎng)由3個(gè)隱性位 組成，在此期間，CAN節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行幀發(fā)送。間歇場(chǎng)的存在使CAN控制器在下次消息發(fā)送前有時(shí)間進(jìn)行內(nèi)部處理 操作。

總線(xiàn)空閑場(chǎng)可以為任意長(zhǎng)度，此時(shí)總線(xiàn)處于空閑狀態(tài)，允許任何節(jié)點(diǎn)開(kāi)始報(bào)文發(fā)送。等待報(bào)文發(fā)送的節(jié)點(diǎn) 緊隨間歇場(chǎng)后啟動(dòng)報(bào)文發(fā)送，即在空閑場(chǎng)第一位期間就啟動(dòng)報(bào)文發(fā)送。

如圖7所示，錯(cuò)誤認(rèn)可節(jié)點(diǎn)完成一個(gè)報(bào)文發(fā)送后，在開(kāi)始另一次報(bào)文發(fā)送或進(jìn)入總線(xiàn)空閑狀態(tài)之前，緊隨間 歇場(chǎng)發(fā)送8個(gè)隱性位的暫停發(fā)送場(chǎng)。發(fā)送暫停發(fā)送場(chǎng)期間，若其他節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送報(bào)文，則本節(jié)點(diǎn)停止送出暫 停發(fā)送場(chǎng)，并變?yōu)閳?bào)文接收器。　　圖7 包含暫停發(fā)送場(chǎng)的幀間空間 　?。?）標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀。

　　標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 標(biāo)準(zhǔn)幀格式 　　

（7）擴(kuò)展幀。

擴(kuò)展幀的結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 擴(kuò)展幀格式 　　

3．傳輸過(guò)程中的可靠性和同步問(wèn)題 　　

（1）可靠性。

CAN網(wǎng)絡(luò)通信要求信息可靠傳送，但由于外界干擾不可避免地會(huì)對(duì)通信線(xiàn)路造成影響，誤碼總是客觀存在 的，所以網(wǎng)絡(luò)通信中必須采取某些差錯(cuò)控制措施。

當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并及時(shí)加以糾正。為提高抗干擾能力和數(shù)據(jù)的可靠性，CAN采用了多種錯(cuò)誤 檢測(cè)手段：發(fā)送監(jiān)視、位填充錯(cuò)誤檢測(cè)、CRC校驗(yàn)、格式錯(cuò)誤檢測(cè)以及應(yīng)答錯(cuò)誤檢測(cè)。

為保證CAN網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的正常通信，必須對(duì)報(bào)文的位定時(shí)作出規(guī)定。接收同步、網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲補(bǔ)償及采 樣點(diǎn)定位均由CAN協(xié)議集成電路的可編程位定時(shí)邏輯確定。CAN中正常位速率被定義為：在不需要重同步的情 況下，每秒傳送的位數(shù)。正常位定時(shí)被定義為一位的持續(xù)時(shí)間，實(shí)際上就是正常位速率的倒數(shù)。

（2）同步問(wèn)題。

位時(shí)間可劃分為4個(gè)互不重疊的時(shí)間段：同步段（SYNC￣SEG：SynchronizationSegment）、傳播段（PROPˉSEG：Propagation Segment）、相位緩沖段1（PHASEˉSEG：Phase Bufer Segment1）及相位緩沖段2（PHASE－SEG2：Phase Bufer Segment2）。

同步段用于總線(xiàn)上各節(jié)點(diǎn)消息傳輸同步，長(zhǎng)度為一個(gè)時(shí)間份額，此段內(nèi)需要一個(gè)跳變沿。傳播段用于補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的物理延遲時(shí)間，它是信號(hào)在總線(xiàn)上傳播時(shí)間、輸入比較器延遲和輸出驅(qū)動(dòng)器延遲之和的兩倍，長(zhǎng)度可被編程為1～8個(gè)時(shí)間份額。實(shí)際上，在CAN協(xié)議集成器件中并沒(méi)有定義此段。

相位緩沖段用于補(bǔ)償上升沿或下降沿的相位誤差，通過(guò)重同步，這兩個(gè)時(shí)間段可被用戶(hù)延長(zhǎng)或縮短。相位緩沖段1長(zhǎng)度可編程為1～8個(gè)時(shí)間份額，相位緩沖段2長(zhǎng)度取值為相位緩沖段1最大值和消息處理時(shí)間之和，消息處理時(shí)間個(gè)于等于兩個(gè)時(shí)間份額（這一點(diǎn)在CAN協(xié)議集成器件中并未嚴(yán)格遵守，實(shí)際應(yīng)用中相位緩沖段1比相位緩沖段2長(zhǎng)）。

由采樣點(diǎn)開(kāi)始，保留用于計(jì)算后續(xù)位電平的時(shí)間段被定義為消息處理時(shí)間，其長(zhǎng)度小于或等于2個(gè)時(shí)間份額?？偩€(xiàn)電平在采樣點(diǎn)被讀取，所以此點(diǎn)代表該位的數(shù)值大小。采樣點(diǎn)位于相位緩沖段1的末尾處。

時(shí)間份額是由振蕩器時(shí)鐘分頻得出的一個(gè)固定時(shí)間單元，在CAN協(xié)議集成器件中被稱(chēng)為系統(tǒng)時(shí)鐘周期，可由一個(gè)預(yù)分頻器設(shè)定大小，時(shí)間份額由下式計(jì)算： 　　

時(shí)間份額=m×最小時(shí)間份額 　　

其中m為預(yù)分頻器系數(shù)，最小時(shí)間份額在CAN集成器件中被稱(chēng)為振蕩器時(shí)鐘周期。一個(gè)位時(shí)間中時(shí)間份額總數(shù)必須被編程在8～25之間。

網(wǎng)絡(luò)常采用的同步方式有兩種：準(zhǔn)同步和標(biāo)準(zhǔn)同步。準(zhǔn)同步又稱(chēng)獨(dú)立同步，各節(jié)點(diǎn)均擁有時(shí)間獨(dú)立的高穩(wěn)定度振蕩時(shí)鐘，它們的頻率并不一定完全相等，但必須時(shí)間相近。準(zhǔn)同步的優(yōu)點(diǎn)是同步體系簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，缺點(diǎn)是工作可靠性較差。

標(biāo)準(zhǔn)同步又分為主從同步法和相互同步法兩種，主從同步方法中，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘以在網(wǎng)絡(luò)中處于重要位置的節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘為基準(zhǔn)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)過(guò)分依賴(lài)于主時(shí)鐘，有全網(wǎng)癱瘓的危險(xiǎn)。

和其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，所以采用準(zhǔn)同步方式，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都擁有自己獨(dú)立的振蕩時(shí)鐘。CAN網(wǎng)絡(luò)中，同步方式又分硬同步和重同步兩種形式，同步過(guò)程由器件自身完成。

CAN模塊使用RB3/CANRX和RB2/CANTX/INT2引腳與CAN總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器接口。要配置CANRX和CANTX為CAN接口，需要將TRISB〈3＞位置1，TRISB（2）位清0。