孟村县网站建设,全国企业信用信息查询公示系统,望野古诗拼音,网站建设 三网1、CAN介绍
1.1、什么是CAN?
CAN#xff08;Controller Area Network#xff09; 即控制器局域网#xff0c;是ISO国际标准化的串行通信协议。
开发目的#xff1a;为了满足汽车产业的“减少线束的数量”、“通过多个LAN#xff0c;进行大量数据的高速通信”…1、CAN介绍
1.1、什么是CAN?
CANController Area Network 即控制器局域网是ISO国际标准化的串行通信协议。
开发目的为了满足汽车产业的“减少线束的数量”、“通过多个LAN进行大量数据的高速通信”的需求。
发展历程 CAN标准
CAN 协议经 ISO 标准化后有 ISO11898 标准和 ISO11519-2 标准两种。ISO11898 和 ISO11519-2 标准对于数据 链路层的定义相同但物理层不同。
低速CAN(ISO11519)通信速率10~125Kbps总线长度可达1000米。
高速CAN(ISO11898)通信速率125Kbps~1Mbps总线长度≤40米。 ISO11898 和 11519-2 物理层的主要不同点 1.2、CAN总线特点 CAN 协议具有一下特点 1. 多主控制 当总线空闲时所有单元都可以尝试发送消息多主控制。通过CSMA/CA载波监听多路访问/冲突避免机制进行总线访问优先级高的消息获得发送权。若多个单元同时发送则优先级高的消息通过ID仲裁机制获得发送权。 2. 消息的发送 CAN消息采用固定格式。所有连接在总线上的单元均可在空闲时发送消息。当两个或以上单元同时发送消息时通过ID仲裁机制逐位比较ID决定优先级优先级高的消息继续发送优先级低的停止并转为接收。 3. 系统的柔软性 CAN没有传统的“地址”概念。新单元可直接加入总线不需要修改已有设备的硬件、软件或应用层配置。 4. 通信速度 网络规模决定通信速度且同一网络内所有单元需保持统一的通信速度。若单个单元通信速度不匹配则该单元会输出错误信号影响整个网络的正常通信。不同网络可以采用不同的通信速度。 5. 远程数据请求 通过发送“遥控帧”Remote Frame来请求其他单元发送数据。 6. 错误检测、通知与恢复 所有单元具有错误检测功能一旦发现错误会立即通知其他单元错误通知功能。检测到错误的单元会强制中断当前发送并持续重发该消息直到发送成功错误恢复功能。 7. 故障封闭 CAN能够识别错误类型是暂时性还是持续性。对于持续性错误如硬件故障、驱动器损坏等CAN能将故障单元从总线上隔离确保网络其他部分正常运行。 8. 连接能力 CAN总线可以连接多个单元理论上连接数量无限制。实际可连接的单元数受时间延迟和电气负载的影响。通信速度越低可连接的单元数越多速度越高可连接的单元数越少。 1.3、CAN应用场景
CAN总线协议因其高可靠性、实时性和抗干扰性广泛应用于多个领域。以下是各个领域中的应用概述
1. 汽车电子
动力系统控制CAN用于连接发动机控制单元ECU、变速器控制单元等实现发动机管理、变速控制等功能。车身控制系统包括车窗控制、车门锁、座椅调节等。安全系统如ABS防抱死刹车系统、ESP电子稳定程序等CAN总线确保这些系统快速响应提高车辆安全性。信息娱乐系统用于中控台显示器、导航、音响系统的通信。
2. 工业自动化
工厂自动化设备CAN广泛用于机器人、传感器、执行器的通信支持精确的实时控制。PLC系统用于连接可编程逻辑控制器PLC和各类外部设备实现设备联动和控制。运动控制在CNC计算机数控系统中CAN用于驱动控制实现高精度加工。
3. 船舶
导航和控制系统CAN用于船舶导航、推进控制等关键系统确保数据通信的稳定和及时性。电力和照明控制通过CAN总线连接电力分配、船舶照明系统实现高效的能耗管理。
4. 医疗设备
诊断和监测设备如心电图机、血压监测仪、呼吸机等通过CAN总线连接传感器和控制器保证设备的实时监测和响应。手术机器人CAN用于控制手术机器人中的多个关节和传感器实现精确的手术操作。
5. 工业设备
重型机械和起重设备在起重机、挖掘机等大型设备中CAN总线用于多个控制器之间的通信确保设备的协调动作。输送设备如自动化生产线中的输送带、分拣系统等CAN用于设备之间的同步控制。
2、CAN物理层
2.1、CAN物理层特性
CAN总线上信号表现为电压形式通过CAN_H和CAN_L线上的电位差来表示CAN信号分为显性电平(dominant)和隐性电平(recessive)两种类型。其中显性电平规定为逻辑0隐性电平则为逻辑1。其具体定义可通过下图来理解。 ISO11898、ISO11519-2 的物理层特征 2.2、CAN收发器芯片介绍 3、CAN协议层
3.1、CAN帧种类介绍
CAN总线以“帧”形式进行通信。CAN协议定义了5种类型的帧数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、间隔帧其中数据帧最为常用。数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符ID 扩展格式有 29 个位的 ID。各种帧的用途如表所示 3.2、CAN数据帧介绍
数据帧由7段组成。数据帧又分为标准帧(CAN2.0A)和扩展帧(CAN2.0B)主要体现在仲裁段和控制段。 帧起始表示数据帧开始的段显性信号
仲裁段表示该帧优先级的段优先级
控制段表示数据的字节数及保留位的段
数据段数据的内容一帧可发送 0~8 个字节的数据
CRC段检查帧的传输错误的段
ACK段表示确认正常接收的段
帧结束表示数据帧结束的段7个隐性信号。
3.3、CAN位时序介绍
由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一个位可分为 4 段同步段(SS)、传播时间段(PTS)、相位缓冲段1(PBS1)和相位缓冲段2(PBS2)。
这些段又由可称为 Time Quantum以下称为 Tq的最小时间单位构成。
1位分为 4 个段每个段又由若干个 Tq 构成这称为位时序。
1 位由多少个 Tq 构成、每个段又由多少个 Tq 构成等可以任意设定位时序。通过设定位时序多个单元可同时采样也可任意设定采样点。各段的作用和 Tq 数如表所示 一个位的构成 采样点是指读取总线电平并将读到的电平作为位值的点。位置在 PBS1 结束处。 根据位时序就可以计算 CAN 通信的波特率。
3.4、CAN总线仲裁
CAN总线处于空闲状态最先开始发送消息的单元获得发送权。
多个单元同时开始发送时从仲裁段(报文ID)的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送即首先出现隐性电平的单元失去对总线的占有权变为接收。 CAN 总线仲裁过程 上图中单元 1 和单元 2 同时开始向总线发送数据开始部分他们的数据格式是一样的故无法区分优先级直到 T 时刻单元 1 输出隐性电平而单元 2 输出显性电平此时单元 1仲裁失利立刻转入接收状态工作不再与单元 2 竞争而单元 2 则顺利获得总线使用权继续发送自己的数据。这就实现了仲裁让连续发送显性电平多的单元获得总线使用权。
