現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)34CAN總線現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用教學(xué)課件

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用第3講胡青松2022/12/141現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用第3講2022/12/1213.4CAN總線3.4.1CAN總線概述3.4.2CAN通訊協(xié)議3.4.3CAN器件介紹3.4.4CAN總線應(yīng)用2022/12/1423.4CAN總線3.4.1CAN總線概述2022/13.4.1CAN總線概述CAN，全稱為“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。和FF,Profibus,LON是目前最流行、最常見(jiàn)的四種總線。2022/12/1433.4.1CAN總線概述CAN，3.4.1CAN總線概述CAN是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN協(xié)議遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。CAN可以多主方式工作，本質(zhì)上也是一種CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點(diǎn)之間有優(yōu)先級(jí)之分，因而通信方式靈活；CAN采用非破壞性逐位仲裁技術(shù)，優(yōu)先級(jí)發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時(shí)間，在重負(fù)荷下表現(xiàn)出良好的性能；CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（傳輸速率為5Kbit/s）；最高通信速率可達(dá)1Mbit/s（傳輸距離為40m）。2022/12/1443.4.1CAN總線概述CAN是一種有效支持分布式控制和實(shí)3.4.1CAN總線概述CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。CAN數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個(gè)字節(jié)，易于糾錯(cuò)；CAN每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，有效地降低了數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率；CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，使總線上其它節(jié)點(diǎn)不受影響。信號(hào)調(diào)制解調(diào)方式采用不歸零（NRZ）編碼/解碼方式，并且采用插入填充位（位填充）技術(shù)。數(shù)據(jù)位具有支配“0”（Dominantbit）和退讓“1”（Recessivebit）兩種邏輯值，采用時(shí)鐘同步技術(shù)，具有硬件自同步和定時(shí)時(shí)間自動(dòng)跟蹤功能。2022/12/1453.4.1CAN總線概述CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。圖3-43總線位的數(shù)值表示3.4.1CAN總線概述2022/12/146圖3-43總線位的數(shù)值表示3.4.1CAN總線概述2022圖3-44總線有效長(zhǎng)度和傳輸速率的關(guān)系

3.4.1CAN總線概述2022/12/147圖3-44總線有效長(zhǎng)度和傳輸速率的關(guān)系3.4.1CANCAN總線作為一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也遵從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型。CAN只采用OIS參考模型全部七層中的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。3.4.2CAN通訊協(xié)議2022/12/148CAN總線作為一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也遵從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型。3.4.2OSI基準(zhǔn)層CAN采用的兩層7654321

CAN協(xié)議的核心3.4.2CAN通訊協(xié)議2022/12/149CAN采用的兩層7CAN協(xié)議的核心3.4.2CAN通訊協(xié)CAN通信模型2022/12/1410CAN通信模型2022/12/1210物理層物理層定義信號(hào)是如何實(shí)際地傳輸?shù)?。完成電氣連接、實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器/接收器特性、定時(shí)、同步、位編碼解碼。將連接于總線的各個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為電子控制裝置（ECU）。所以物理層涉及到的是將ECU連接至總線的電路實(shí)現(xiàn)。ECU總數(shù)受總線上電氣負(fù)載的限制2022/12/1411物理層物理層定義信號(hào)是如何實(shí)際地傳輸?shù)摹Ｍ瓿呻姎膺B接、實(shí)現(xiàn)驅(qū)物理媒體連接（PMA）子層

PhysicalMediumAttachmentSublayer功能：實(shí)現(xiàn)總線發(fā)送/接收的功能電路，并可提供總線故障檢測(cè)方法CAN技術(shù)規(guī)范2.0B中沒(méi)有定義該層的驅(qū)動(dòng)器/控制器特性，以便在具體應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。由物理媒體連接（PMA）和媒體從屬接口（PhysicalDependentInterface-MDI）構(gòu)成媒體訪問(wèn)單元（MAU）2022/12/1412物理媒體連接（PMA）子層

PhysicalMedium物理層信號(hào)（PLS）

PhysicalLayerSignalSublayer物理層信號(hào)實(shí)現(xiàn)與位表示、位定時(shí)和同步相關(guān)的功能2022/12/1413物理層信號(hào)（PLS）

PhysicalLayerSignPLS－位定時(shí)標(biāo)稱位速率（NominalBitRate）：理想發(fā)送器在沒(méi)有重同步的情況下，發(fā)送的位數(shù)/秒標(biāo)稱位時(shí)間（NominalBitTime）：1/標(biāo)稱位速率位時(shí)間指一位的持續(xù)時(shí)間正常位時(shí)間可劃分為分開(kāi)的、不重疊的時(shí)間段，如圖 標(biāo)稱位時(shí)間采樣點(diǎn)2022/12/1414PLS－位定時(shí)標(biāo)稱位速率（NominalBitRate）PLS－位編碼/解碼CAN的數(shù)據(jù)幀的5個(gè)部分（幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域和CRC序列）均通過(guò)位填充的方法編碼。即發(fā)送器檢測(cè)位流里有5個(gè)連續(xù)相同值的位，便自動(dòng)在位流里插入一補(bǔ)充位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其余位域沒(méi)有位填充。 錯(cuò)誤幀和遠(yuǎn)程幀的格式也是固定的，不用為填充方法編碼在整個(gè)位時(shí)間里，位的電平非顯性即隱性。 2022/12/1415PLS－位編碼/解碼CAN的數(shù)據(jù)幀的5個(gè)部分（幀起始、仲裁域PLS－同步同步包括硬同步和重同步兩種形式。一個(gè)硬同步后，位時(shí)間由每個(gè)位定時(shí)邏輯單元以同步段重新啟動(dòng)。因此，硬同步強(qiáng)迫引起硬同步的跳變沿處于重新開(kāi)始的位時(shí)間同步段內(nèi)。重同步的結(jié)果使相位緩沖段1延長(zhǎng)或相位緩沖段2縮短。延長(zhǎng)或縮短相位緩沖段的總和存在一個(gè)上限，此上限由重同步跳轉(zhuǎn)寬度給定。重同步跳轉(zhuǎn)寬度應(yīng)通過(guò)編程設(shè)置在1和4之間。2022/12/1416PLS－同步同步包括硬同步和重同步兩種形式。2022/12/媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層1/4MediumAccessControlSublayer該層是CAN的協(xié)議的核心。作用：把接收到的報(bào)文提供給LLC子層，并接收來(lái)自LLC子層的報(bào)文。功能：負(fù)責(zé)報(bào)文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯(cuò)誤檢測(cè)和標(biāo)定2022/12/1417媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層1/4MediumAccess媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層2/4CAN兩種幀格式 標(biāo)準(zhǔn)幀（11位標(biāo)識(shí)符） 擴(kuò)展幀（29位標(biāo)識(shí)符）

數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀出錯(cuò)幀超載幀另外，數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀用幀間空間同先前幀隔開(kāi)數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收有4種幀2022/12/1418媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層2/4CAN兩種幀格式 標(biāo)準(zhǔn)幀（數(shù)據(jù)幀幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔2022/12/1419數(shù)據(jù)幀幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔2遠(yuǎn)程幀激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀啟動(dòng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分標(biāo)準(zhǔn)格式（11bit標(biāo)識(shí)符）和擴(kuò)展格式（29bit標(biāo)識(shí)符）同數(shù)據(jù)幀相比沒(méi)有數(shù)據(jù)域RTR位數(shù)值為“1”，與數(shù)據(jù)幀的RTR相反2022/12/1420遠(yuǎn)程幀激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀啟動(dòng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)出錯(cuò)幀由兩個(gè)域構(gòu)成 來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出 錯(cuò)誤定界符錯(cuò)誤標(biāo)志兩種形式錯(cuò)誤主動(dòng)標(biāo)志（6bit連續(xù)顯性位） 錯(cuò)誤被動(dòng)標(biāo)志（6bit連續(xù)隱性位）錯(cuò)誤定界符——8bit隱性位構(gòu)成傳送了錯(cuò)誤標(biāo)志后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)就發(fā)送一個(gè)隱性位，并一直監(jiān)控總線，直到檢測(cè)到一個(gè)隱性位為止。然后開(kāi)始發(fā)送剩余7個(gè)隱性位2022/12/1421出錯(cuò)幀由兩個(gè)域構(gòu)成 來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出 錯(cuò)誤超載幀兩類超載幀 LLC要求的超載幀 重激活超載幀超載幀的兩個(gè)位場(chǎng) 超載標(biāo)志 超載定界符2022/12/1422超載幀兩類超載幀 LLC要求的超載幀2022/12/1222邏輯鏈路控制（LLC）子層1/2LogicalLinkControlSublayer 幀接收濾波 功能: 超載通告 恢復(fù)管理

2022/12/1423邏輯鏈路控制（LLC）子層1/2LogicalLink 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)LLC數(shù)據(jù)幀由三個(gè)位場(chǎng)組成 DLC場(chǎng) LLC數(shù)據(jù)場(chǎng) LLC遠(yuǎn)程幀由兩個(gè)位場(chǎng)組成 標(biāo)識(shí)符場(chǎng) DLC場(chǎng)DLC的數(shù)值是獨(dú)立的，是對(duì)應(yīng)LLC數(shù)據(jù)幀的DLC。邏輯鏈路控制（LLC）子層2/22022/12/1424 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)邏輯鏈路控制（LLC）子層2/2203.4.3CAN器件介紹CAN系統(tǒng)的主要器件

CAN控制器SJA1000P8xC591CAN收發(fā)器PCA82C250TJA10402022/12/14253.4.3CAN器件介紹CAN系統(tǒng)的主要器件2022/123.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器SJA1000獨(dú)立CAN控制器具有如下特性：(1)和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器引腳兼容、電氣兼容，具有PCA82C200模式，即默認(rèn)的BasicCAN模式。(2)擴(kuò)展的接收緩沖器為64B，先進(jìn)先出（FIFO）。(3)和CAN2.0B協(xié)議兼容(PCA82C200兼容模式中的無(wú)源擴(kuò)展結(jié)構(gòu))。(4)同時(shí)支持11bit和29bit識(shí)別碼(5)位速率可達(dá)1Mbit/s(6)PeliCAN模式擴(kuò)展功能包括可讀/寫訪問(wèn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器；可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制寄存器；最近一次錯(cuò)誤代碼寄存器；對(duì)每一個(gè)CAN總線錯(cuò)誤的中斷；具體控制位控制的仲裁丟失中斷；單次發(fā)送無(wú)重發(fā)；只聽(tīng)模式（無(wú)確認(rèn)無(wú)活動(dòng)的出錯(cuò)標(biāo)志）；支持熱插拔（軟件位速率檢測(cè)）；接受過(guò)濾器擴(kuò)展（4B代碼、4B屏蔽）；自身信息接收(自接收請(qǐng)求)。(7)24MHz時(shí)鐘頻率(8)對(duì)不同微處理器的接口(9)可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器配置(10)增強(qiáng)的溫度適應(yīng)-40～+1252022/12/14263.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器SJA10003.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器2022/12/14273.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器2022/123.4.3.2P8XC591介紹PP8xC591是一個(gè)單片8bit高性能微控制器，具有片內(nèi)CAN控制器，從80C51微控制器家族派生而來(lái)。它采用了強(qiáng)大的80C51指令集,并成功的包括了Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能。全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴(kuò)展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復(fù)而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。改進(jìn)的1：1內(nèi)部時(shí)鐘預(yù)分頻器在12MHz外部時(shí)鐘速率時(shí)實(shí)現(xiàn)500ns指令周期。2022/12/14283.4.3.2P8XC591介紹PP8xC591是一3.4.3.2P8XC591介紹P8xC591的特性主要有：（1）全靜態(tài)80C51中央處理單元，可提供OTP、ROM和無(wú)ROM型。（2）16K字節(jié)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可外部擴(kuò)展到64K字節(jié)。（3）512字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM，可外部擴(kuò)展到64K字節(jié)。（4）3個(gè)16bit定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，T1（標(biāo)準(zhǔn)80C51）和附加的T2（捕獲&比較）。(5)帶6路模擬輸入的10bitADC，可選擇快速8bitADC。(6)2個(gè)8bit分辨率的脈寬調(diào)制（PWM）輸出。(7)作為標(biāo)準(zhǔn)80C51引腳時(shí)有32個(gè)I/O口。(8)帶字節(jié)方式主和從功能的I2C總線串行I/O口。(9)片內(nèi)看門狗定時(shí)器T3。2022/12/14293.4.3.2P8XC591介紹P8xC591的特性主3.4.3.2P8XC591介紹（10）保密位，32B加密陣列。（11）4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，15個(gè)中斷源。（12）CAN2.0B控制器，支持11bit標(biāo)準(zhǔn)和29bit擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。（13）8MHz時(shí)鐘可實(shí)現(xiàn)1Mbit/sCAN總線速率。(14)電源控制模式，包括時(shí)鐘可停止和恢復(fù)模式、空閑模式、掉電模式三種。(15)空閑模式中ADC有效。(16)雙DPTR。(17)可禁止ALE實(shí)現(xiàn)低EMI。(18)軟件復(fù)位（AUXR1.5）。(19)上電檢測(cè)復(fù)位。(20)ONCE(On–CircuitEmulation)模式2022/12/14303.4.3.2P8XC591介紹（10）保密位，32B3.4.3.2P8XC591介紹2022/12/14313.4.3.2P8XC591介紹2022/12/12313.4.3.2P8XC591介紹2．存儲(chǔ)器系統(tǒng)PP8xC591總共有三個(gè)存儲(chǔ)空間，即16KB內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可外部擴(kuò)展到64KB；512字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主和輔助RAM；最大64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（256B位于內(nèi)部輔助RAM）。（1）程序存儲(chǔ)器PP8xC591包含16K字節(jié)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，可使用外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展到64KB。當(dāng)EA為高電平時(shí)，PP8xC591從內(nèi)部ROM取指，除非地址超過(guò)3FFFh。地址4000h～FFFFh取自外部程序存儲(chǔ)器。EA在復(fù)位時(shí)鎖存，復(fù)位之后不用考慮。對(duì)于ROM和EPROM的PP8xC591，器件執(zhí)行了防范的措施，以保護(hù)其不會(huì)被非法的程序存儲(chǔ)器讀取。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PP8xC591的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為四個(gè)獨(dú)立的部分：低128BRAM，高128BRAM，128B特殊功能寄存器和256B輔助RAM（AUX-RAM）。1.低128BRAM（地址00H~7FH）可直接和間接尋址2.高128BRAM（地址80H~FFH）為間接尋址3.特殊功能寄存器，SFR（地址80H~FFH）只能直接尋址。4.256BAUX-RAM（00H~FFH）通過(guò)MOVX間接尋址（且EXTRAM位清零）。2022/12/14323.4.3.2P8XC591介紹2．存儲(chǔ)器系統(tǒng)P3.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器82C250的主要特性如下：（1）和“ISO11898”標(biāo)準(zhǔn)完全兼容。（2）高速(可達(dá)1Mbit/s)。（3）在汽車環(huán)境中，對(duì)總線提供瞬變保護(hù)。（4）斜率控制以降低射頻干擾(RFI)。（5）差動(dòng)接收器具有寬共模范圍，有很強(qiáng)的抗電磁干擾(EMI)的能力。（6）熱保護(hù)。（7）對(duì)電源和地的短路保護(hù)。（8）低電流待機(jī)模式。（9）一個(gè)未供電的節(jié)點(diǎn)不會(huì)干擾總線。（10）至少可掛110個(gè)節(jié)點(diǎn)。2022/12/14333.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器82C253.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器2022/12/14343.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器2022/3.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-18PCA82C250引腳功能2022/12/14353.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-183.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-19引腳Rs用法2022/12/14363.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-193.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-20CAN驅(qū)動(dòng)器真值表2022/12/14373.4.3.3PCA82C250CAN總線收發(fā)器表3-203.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器TJA1040是Philips公司生產(chǎn)的、完全可以替代PCA82C250的高速CAN總線收發(fā)器。TJA1040的主要特性總結(jié)如下：（1）完全符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。（2）速度可高達(dá)1Mbit/s。（3）電磁輻射(EME)非常低。（4）差動(dòng)接收器具有較寬的共模范圍，可抗電磁干擾(EMI)。2022/12/14383.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器TJA3.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器（5）處于不上電狀態(tài)的收發(fā)器會(huì)從總線脫離零負(fù)載。（6）輸入級(jí)符合3.3V和5V的器件。（7）如果使用分裂終端電壓源可以穩(wěn)定隱性總線電平進(jìn)一步改善EME。（8）至少可以連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。（9）消耗電流極低的待機(jī)模式具有通過(guò)總線喚醒遠(yuǎn)程的功能。（10）發(fā)送數(shù)據(jù)TXD顯性超時(shí)功能。（11）在汽車的瞬態(tài)環(huán)境下對(duì)總線引腳進(jìn)行保護(hù)。（12）防止總線引腳和引腳SPLIT對(duì)電池和對(duì)地短路。（13）過(guò)熱保護(hù)。2022/12/14393.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器（5）3.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器2022/12/14403.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器2023.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器表3-21

TJA1040引腳功能2022/12/14413.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器表33.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器表3-22TJA1040工作模式2022/12/14423.4.3.4TJA1040高速CAN總線收發(fā)器表3-3.4.4CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2022/12/14433.4.4CAN總線應(yīng)用系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2022/12/123.4.4CAN總線應(yīng)用硬件電路設(shè)計(jì)2022/12/14443.4.4CAN總線應(yīng)用硬件電路設(shè)計(jì)2022/12/1243.4.4CAN總線應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)2022/12/14453.4.4CAN總線應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)2022/12/1245現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用第3講胡青松2022/12/1446現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用第3講2022/12/1213.4CAN總線3.4.1CAN總線概述3.4.2CAN通訊協(xié)議3.4.3CAN器件介紹3.4.4CAN總線應(yīng)用2022/12/14473.4CAN總線3.4.1CAN總線概述2022/13.4.1CAN總線概述CAN，全稱為“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。和FF,Profibus,LON是目前最流行、最常見(jiàn)的四種總線。2022/12/14483.4.1CAN總線概述CAN，3.4.1CAN總線概述CAN是一種有效支持分布式控制和實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN協(xié)議遵循ISO/OSI模型，采用了其中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層與應(yīng)用層。CAN可以多主方式工作，本質(zhì)上也是一種CSMA/CD方式，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，節(jié)點(diǎn)之間有優(yōu)先級(jí)之分，因而通信方式靈活；CAN采用非破壞性逐位仲裁技術(shù)，優(yōu)先級(jí)發(fā)送，可以大大節(jié)省總線沖突仲裁時(shí)間，在重負(fù)荷下表現(xiàn)出良好的性能；CAN可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播等幾種方式傳送和接收數(shù)據(jù)。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（傳輸速率為5Kbit/s）；最高通信速率可達(dá)1Mbit/s（傳輸距離為40m）。2022/12/14493.4.1CAN總線概述CAN是一種有效支持分布式控制和實(shí)3.4.1CAN總線概述CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。CAN數(shù)據(jù)鏈路層采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀為8個(gè)字節(jié)，易于糾錯(cuò)；CAN每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施，有效地降低了數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率；CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉的功能，使總線上其它節(jié)點(diǎn)不受影響。信號(hào)調(diào)制解調(diào)方式采用不歸零（NRZ）編碼/解碼方式，并且采用插入填充位（位填充）技術(shù)。數(shù)據(jù)位具有支配“0”（Dominantbit）和退讓“1”（Recessivebit）兩種邏輯值，采用時(shí)鐘同步技術(shù)，具有硬件自同步和定時(shí)時(shí)間自動(dòng)跟蹤功能。2022/12/14503.4.1CAN總線概述CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。圖3-43總線位的數(shù)值表示3.4.1CAN總線概述2022/12/1451圖3-43總線位的數(shù)值表示3.4.1CAN總線概述2022圖3-44總線有效長(zhǎng)度和傳輸速率的關(guān)系

3.4.1CAN總線概述2022/12/1452圖3-44總線有效長(zhǎng)度和傳輸速率的關(guān)系3.4.1CANCAN總線作為一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也遵從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型。CAN只采用OIS參考模型全部七層中的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。3.4.2CAN通訊協(xié)議2022/12/1453CAN總線作為一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也遵從網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型。3.4.2OSI基準(zhǔn)層CAN采用的兩層7654321

CAN協(xié)議的核心3.4.2CAN通訊協(xié)議2022/12/1454CAN采用的兩層7CAN協(xié)議的核心3.4.2CAN通訊協(xié)CAN通信模型2022/12/1455CAN通信模型2022/12/1210物理層物理層定義信號(hào)是如何實(shí)際地傳輸?shù)?。完成電氣連接、實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器/接收器特性、定時(shí)、同步、位編碼解碼。將連接于總線的各個(gè)節(jié)點(diǎn)稱為電子控制裝置（ECU）。所以物理層涉及到的是將ECU連接至總線的電路實(shí)現(xiàn)。ECU總數(shù)受總線上電氣負(fù)載的限制2022/12/1456物理層物理層定義信號(hào)是如何實(shí)際地傳輸?shù)?。完成電氣連接、實(shí)現(xiàn)驅(qū)物理媒體連接（PMA）子層

PhysicalMediumAttachmentSublayer功能：實(shí)現(xiàn)總線發(fā)送/接收的功能電路，并可提供總線故障檢測(cè)方法CAN技術(shù)規(guī)范2.0B中沒(méi)有定義該層的驅(qū)動(dòng)器/控制器特性，以便在具體應(yīng)用中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。由物理媒體連接（PMA）和媒體從屬接口（PhysicalDependentInterface-MDI）構(gòu)成媒體訪問(wèn)單元（MAU）2022/12/1457物理媒體連接（PMA）子層

PhysicalMedium物理層信號(hào)（PLS）

PhysicalLayerSignalSublayer物理層信號(hào)實(shí)現(xiàn)與位表示、位定時(shí)和同步相關(guān)的功能2022/12/1458物理層信號(hào)（PLS）

PhysicalLayerSignPLS－位定時(shí)標(biāo)稱位速率（NominalBitRate）：理想發(fā)送器在沒(méi)有重同步的情況下，發(fā)送的位數(shù)/秒標(biāo)稱位時(shí)間（NominalBitTime）：1/標(biāo)稱位速率位時(shí)間指一位的持續(xù)時(shí)間正常位時(shí)間可劃分為分開(kāi)的、不重疊的時(shí)間段，如圖 標(biāo)稱位時(shí)間采樣點(diǎn)2022/12/1459PLS－位定時(shí)標(biāo)稱位速率（NominalBitRate）PLS－位編碼/解碼CAN的數(shù)據(jù)幀的5個(gè)部分（幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域和CRC序列）均通過(guò)位填充的方法編碼。即發(fā)送器檢測(cè)位流里有5個(gè)連續(xù)相同值的位，便自動(dòng)在位流里插入一補(bǔ)充位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其余位域沒(méi)有位填充。 錯(cuò)誤幀和遠(yuǎn)程幀的格式也是固定的，不用為填充方法編碼在整個(gè)位時(shí)間里，位的電平非顯性即隱性。 2022/12/1460PLS－位編碼/解碼CAN的數(shù)據(jù)幀的5個(gè)部分（幀起始、仲裁域PLS－同步同步包括硬同步和重同步兩種形式。一個(gè)硬同步后，位時(shí)間由每個(gè)位定時(shí)邏輯單元以同步段重新啟動(dòng)。因此，硬同步強(qiáng)迫引起硬同步的跳變沿處于重新開(kāi)始的位時(shí)間同步段內(nèi)。重同步的結(jié)果使相位緩沖段1延長(zhǎng)或相位緩沖段2縮短。延長(zhǎng)或縮短相位緩沖段的總和存在一個(gè)上限，此上限由重同步跳轉(zhuǎn)寬度給定。重同步跳轉(zhuǎn)寬度應(yīng)通過(guò)編程設(shè)置在1和4之間。2022/12/1461PLS－同步同步包括硬同步和重同步兩種形式。2022/12/媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層1/4MediumAccessControlSublayer該層是CAN的協(xié)議的核心。作用：把接收到的報(bào)文提供給LLC子層，并接收來(lái)自LLC子層的報(bào)文。功能：負(fù)責(zé)報(bào)文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯(cuò)誤檢測(cè)和標(biāo)定2022/12/1462媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層1/4MediumAccess媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層2/4CAN兩種幀格式 標(biāo)準(zhǔn)幀（11位標(biāo)識(shí)符） 擴(kuò)展幀（29位標(biāo)識(shí)符）

數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)程幀出錯(cuò)幀超載幀另外，數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀用幀間空間同先前幀隔開(kāi)數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收有4種幀2022/12/1463媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層2/4CAN兩種幀格式 標(biāo)準(zhǔn)幀（數(shù)據(jù)幀幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔2022/12/1464數(shù)據(jù)幀幀起始仲裁域控制域數(shù)據(jù)域CRC域ACK域幀結(jié)束幀間隔2遠(yuǎn)程幀激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀啟動(dòng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)分標(biāo)準(zhǔn)格式（11bit標(biāo)識(shí)符）和擴(kuò)展格式（29bit標(biāo)識(shí)符）同數(shù)據(jù)幀相比沒(méi)有數(shù)據(jù)域RTR位數(shù)值為“1”，與數(shù)據(jù)幀的RTR相反2022/12/1465遠(yuǎn)程幀激活為數(shù)據(jù)接收器的節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀啟動(dòng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)出錯(cuò)幀由兩個(gè)域構(gòu)成 來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出 錯(cuò)誤定界符錯(cuò)誤標(biāo)志兩種形式錯(cuò)誤主動(dòng)標(biāo)志（6bit連續(xù)顯性位） 錯(cuò)誤被動(dòng)標(biāo)志（6bit連續(xù)隱性位）錯(cuò)誤定界符——8bit隱性位構(gòu)成傳送了錯(cuò)誤標(biāo)志后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)就發(fā)送一個(gè)隱性位，并一直監(jiān)控總線，直到檢測(cè)到一個(gè)隱性位為止。然后開(kāi)始發(fā)送剩余7個(gè)隱性位2022/12/1466出錯(cuò)幀由兩個(gè)域構(gòu)成 來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加給出 錯(cuò)誤超載幀兩類超載幀 LLC要求的超載幀 重激活超載幀超載幀的兩個(gè)位場(chǎng) 超載標(biāo)志 超載定界符2022/12/1467超載幀兩類超載幀 LLC要求的超載幀2022/12/1222邏輯鏈路控制（LLC）子層1/2LogicalLinkControlSublayer 幀接收濾波 功能: 超載通告 恢復(fù)管理

2022/12/1468邏輯鏈路控制（LLC）子層1/2LogicalLink 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)LLC數(shù)據(jù)幀由三個(gè)位場(chǎng)組成 DLC場(chǎng) LLC數(shù)據(jù)場(chǎng) LLC遠(yuǎn)程幀由兩個(gè)位場(chǎng)組成 標(biāo)識(shí)符場(chǎng) DLC場(chǎng)DLC的數(shù)值是獨(dú)立的，是對(duì)應(yīng)LLC數(shù)據(jù)幀的DLC。邏輯鏈路控制（LLC）子層2/22022/12/1469 標(biāo)識(shí)符場(chǎng)邏輯鏈路控制（LLC）子層2/2203.4.3CAN器件介紹CAN系統(tǒng)的主要器件

CAN控制器SJA1000P8xC591CAN收發(fā)器PCA82C250TJA10402022/12/14703.4.3CAN器件介紹CAN系統(tǒng)的主要器件2022/123.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器SJA1000獨(dú)立CAN控制器具有如下特性：(1)和PCA82C200獨(dú)立CAN控制器引腳兼容、電氣兼容，具有PCA82C200模式，即默認(rèn)的BasicCAN模式。(2)擴(kuò)展的接收緩沖器為64B，先進(jìn)先出（FIFO）。(3)和CAN2.0B協(xié)議兼容(PCA82C200兼容模式中的無(wú)源擴(kuò)展結(jié)構(gòu))。(4)同時(shí)支持11bit和29bit識(shí)別碼(5)位速率可達(dá)1Mbit/s(6)PeliCAN模式擴(kuò)展功能包括可讀/寫訪問(wèn)的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器；可編程的錯(cuò)誤報(bào)警限制寄存器；最近一次錯(cuò)誤代碼寄存器；對(duì)每一個(gè)CAN總線錯(cuò)誤的中斷；具體控制位控制的仲裁丟失中斷；單次發(fā)送無(wú)重發(fā)；只聽(tīng)模式（無(wú)確認(rèn)無(wú)活動(dòng)的出錯(cuò)標(biāo)志）；支持熱插拔（軟件位速率檢測(cè)）；接受過(guò)濾器擴(kuò)展（4B代碼、4B屏蔽）；自身信息接收(自接收請(qǐng)求)。(7)24MHz時(shí)鐘頻率(8)對(duì)不同微處理器的接口(9)可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器配置(10)增強(qiáng)的溫度適應(yīng)-40～+1252022/12/14713.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器SJA10003.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器2022/12/14723.4.3.1SJA1000獨(dú)立CAN控制器2022/123.4.3.2P8XC591介紹PP8xC591是一個(gè)單片8bit高性能微控制器，具有片內(nèi)CAN控制器，從80C51微控制器家族派生而來(lái)。它采用了強(qiáng)大的80C51指令集,并成功的包括了Philips半導(dǎo)體SJA1000CAN控制器的PeliCAN功能。全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴(kuò)展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復(fù)而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。改進(jìn)的1：1內(nèi)部時(shí)鐘預(yù)分頻器在12MHz外部時(shí)鐘速率時(shí)實(shí)現(xiàn)500ns指令周期。2022/12/14733.4.3.2P8XC591介紹PP8xC591是一3.4.3.2P8XC591介紹P8xC591的特性主要有：（1）全靜態(tài)80C51中央處理單元，可提供OTP、ROM和無(wú)ROM型。（2）16K字節(jié)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可外部擴(kuò)展到64K字節(jié)。（3）512字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM，可外部擴(kuò)展到64K字節(jié)。（4）3個(gè)16bit定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，T1（標(biāo)準(zhǔn)80C51）和附加的T2（捕獲&比較）。(5)帶6路模擬輸入的10bitADC，可選擇快速8bitADC。(6)2個(gè)8bit分辨率的脈寬調(diào)制（PWM）輸出。(7)作為標(biāo)準(zhǔn)80C51引腳時(shí)有32個(gè)I/O口。(8)帶字節(jié)方式主和從功能的I2C總線串行I/O口。(9)片內(nèi)看門狗定時(shí)器T3。2022/12/14743.4.3.2P8XC591介紹P8xC591的特性主3.4.3.2P8XC591介紹（10）保密位，32B加密陣列。（11）4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，15個(gè)中斷源。（12）CAN2.0B控制器，支持11bit標(biāo)準(zhǔn)和29bit擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。（13）8MHz時(shí)鐘可實(shí)現(xiàn)1Mbit/sCAN總線速率。(14)電源控制模式，包括時(shí)鐘可停止和恢復(fù)模式、空閑模式、掉電模式三種。(15)空閑模式中ADC有效。(16)雙DPTR。(17)可禁止ALE實(shí)現(xiàn)低EMI。(18)軟件復(fù)位（AUXR1.5）。(19)上電檢測(cè)復(fù)位。(20)ONCE(On–CircuitEmulation)模式2022/12/14753.4.3.2P8XC591介紹（10）保密位，32B3.4.3.2P8XC591介紹2022/12/14763.4.3.2P8XC591介紹2022/12/12313.4.3.2P8XC591介紹2．存儲(chǔ)器系統(tǒng)PP8xC591總共有三個(gè)存儲(chǔ)空間，即16KB內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，可外部擴(kuò)展到64KB；512字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主和輔助RAM；最大64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（256B位于內(nèi)部輔助RAM）。（1）程序存儲(chǔ)器PP8xC591包含16K字節(jié)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，可使用外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展到64KB。當(dāng)EA為高電平時(shí)，PP8xC591從內(nèi)部ROM取指，除非地址超過(guò)3FFFh。地址4000h～FFFFh取自外部程序存儲(chǔ)器。EA在復(fù)位時(shí)鎖存，復(fù)位之后不用考慮。對(duì)于ROM和EPROM的PP8xC591，器件執(zhí)行了防范的措施，以保護(hù)其不會(huì)被非法的程序存儲(chǔ)器讀取。（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PP8xC591的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為四個(gè)獨(dú)立的部分：低128BRAM，高128BRAM，128B特殊功能寄存器和256B輔助RAM（AUX-RAM）。1.低128BRAM（地址00H~7FH）可直接和間接尋址2.高128BRAM（地址80H~FFH）為間接尋址3.特殊功能寄存器，SFR（地址80H~FFH）只能直接尋址。4.256BAUX-RAM（00H~FFH）通過(guò)MOVX間接尋址（且EXTRAM位清零）。2022/12/14773.4.3.2P8XC591介紹2．存儲(chǔ)器系統(tǒng)P3.4.3.3PCA82C250CAN