CAN總線學(xué)習(xí)筆記一：CAN總線的相關(guān)概念

　　對(duì)于CAN2.0A標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)識(shí)符的長度為11位。RTR位在數(shù)據(jù)幀中必須是顯性位，而在遠(yuǎn)程幀必須為隱性位。

　　對(duì)于CAN2.0，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的仲裁場不同。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，仲裁場由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位組成。在擴(kuò)展格式中，仲裁場由29位標(biāo)識(shí)符和替代遠(yuǎn)程請求位(SRR) 、標(biāo)志位(IDE)和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位組成。

　　仲裁場的作用之一是說明數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀發(fā)送目的地;之二是指出是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。

　　3、控制場，控制場由6個(gè)位組成，說明數(shù)據(jù)幀中有效數(shù)據(jù)的長度。標(biāo)準(zhǔn)幀的最高位是IDE位，擴(kuò)展幀的最高位是保留位RB1，它們的次高位都是保留位RB0。低四位是DLC(Data Length Code)位，標(biāo)識(shí)傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)(0-8字節(jié))。

　　4、數(shù)據(jù)場，數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為0-8個(gè)字節(jié)。

　　5、CRC場，CRC場包括CRC序列，這部分由SJA1000控制芯片完成。

　　6、應(yīng)答場，應(yīng)答場長度為兩個(gè)位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。由SJA1000控制芯片自動(dòng)完成。

　　7、幀結(jié)束，每一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列界定，這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)“隱性”位組成。這部分由SJA1000控制芯片自動(dòng)完成。

　　仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場由軟件編程配置SJA1000完成;幀起始、CRC場、應(yīng)答場、幀結(jié)束由CAN總線控制芯片SJA1000自動(dòng)完成。

　　十、CAN的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測：

　　不同于其它總線,CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實(shí)上,它可以將發(fā)生的任何錯(cuò)誤用信號(hào)發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯(cuò)誤的方法,其中前三種為基于報(bào)文內(nèi)容檢查。

　　1、循環(huán)冗余檢查(CRC)

　　在一幀報(bào)文中加入冗余檢查位可保證報(bào)文正確。接收站通過CRC可判斷報(bào)文是否有錯(cuò)。

　　2、幀檢查

　　這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報(bào)文的正確性,用于檢查格式上的錯(cuò)誤。

　　3、應(yīng)答錯(cuò)誤

　　如前所述,被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認(rèn)。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答,那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯(cuò)誤,也就是說,ACK場已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測錯(cuò)誤。

　　4、總線檢測

　　有時(shí),CAN中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測自己發(fā)出的信號(hào)。因此,發(fā)送報(bào)文的站可以觀測總線電平并探測發(fā)送位和接收位的差異。

　　5、位填充

　　一幀報(bào)文中的每一位都由不歸零碼表示,可保證位編碼的最大效率。然而,如果在一幀報(bào)文中有太多相同電平的位,就有可能失去同步。為保證同步,同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個(gè)生。在五個(gè)連續(xù)相等位后,發(fā)送站自動(dòng)插入一個(gè)與之互補(bǔ)的補(bǔ)碼位;接收時(shí),這個(gè)填充位被自動(dòng)丟掉。例如,五個(gè)連續(xù)的低電平位后,CAN自動(dòng)插入一個(gè)高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯(cuò)誤,如果在一幀報(bào)文中有6個(gè)相同位,CAN就知道發(fā)生了錯(cuò)誤。

　　如果至少有一個(gè)站通過以上方法探測到一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤,它將發(fā)送出錯(cuò)標(biāo)志終止當(dāng)前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯(cuò)誤的報(bào)文,并保證網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文的一致性。當(dāng)大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后,發(fā)送站會(huì)自動(dòng)地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則,在探測到錯(cuò)誤后23個(gè)位周期內(nèi)重新開始發(fā)送。在特殊場合,系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間為31個(gè)位周期。

　　但這種方法存在一個(gè)問題,即一個(gè)發(fā)生錯(cuò)誤的站將導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)被終止,其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此,如果不采取自監(jiān)測措施,總線系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)。為此,CAN協(xié)議提供一種將偶然錯(cuò)誤從永久錯(cuò)誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對(duì)出錯(cuò)站統(tǒng)計(jì)評(píng)估來確定一個(gè)站本身的錯(cuò)誤并進(jìn)入一種不會(huì)對(duì)其它站產(chǎn)生不良影響的運(yùn)行方法來實(shí)現(xiàn),即站可以通過關(guān)閉自己來阻止正常數(shù)據(jù)因被錯(cuò)誤地當(dāng)成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。

　　6、CAN可靠性

　　為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤而對(duì)司機(jī)造成危險(xiǎn),汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋?或者殘留下來的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤足夠低的話,這一目標(biāo)不難實(shí)現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看,可靠性可以理解為,對(duì)傳輸過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的識(shí)別能力。

　　殘余數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的概率可以通過對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的統(tǒng)計(jì)測量獲得。它描述了傳送數(shù)據(jù)被破壞和這種破壞不能被探測出來的概率。殘余數(shù)據(jù)錯(cuò)誤概率必須非常小,使其在系統(tǒng)整個(gè)壽命周期內(nèi),按平均統(tǒng)計(jì)時(shí)幾乎檢測不到。計(jì)算殘余錯(cuò)誤概率要求能夠?qū)?shù)據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行分類 ,并且數(shù)據(jù)傳輸路徑可由一模型描述。如果要確定CAN的殘余錯(cuò)誤概率,我們可將殘留錯(cuò)誤的概率作為具有80～90位的報(bào)文傳送時(shí)位錯(cuò)誤概率的函數(shù),并假定這個(gè)系統(tǒng)中有5～10個(gè)站,并且錯(cuò)誤率為1/1000,那么最大位錯(cuò)誤概率為10—13數(shù)量級(jí)。例如,CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率最大為1Mbps,如果數(shù)據(jù)傳輸能力僅使用50%,那么對(duì)于一個(gè)工作壽命4000小時(shí)、平均報(bào)文長度為 80位的系統(tǒng),所傳送的數(shù)據(jù)總量為9×1010。在系統(tǒng)運(yùn)行壽命期內(nèi),不可檢測的傳輸錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)平均小于10—2量級(jí)。換句話說,一個(gè)系統(tǒng)按每年365 天,每天工作8小時(shí),每秒錯(cuò)誤率為0. 7計(jì)算,那么按統(tǒng)計(jì)平均,每1000年才會(huì)發(fā)生一個(gè)不可檢測的錯(cuò)誤。