CANBUS培訓(xùn)課件帶視頻講解

目錄

1:網(wǎng)絡(luò)組建2:總線節(jié)點(diǎn)組成3:總線電平（總線上物理信號）4:抗電磁干擾能力5:通信原理（廣播方式）6:幀種類7:數(shù)據(jù)幀解析8:數(shù)據(jù)幀仲裁段解析9:數(shù)據(jù)幀控制段解析10:數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)段解析11:發(fā)送沖突處理辦法(仲裁辦法)12:位填充規(guī)則(Bit-StuffingRule)13:錯誤種類14:位時序以及同步15:錯誤計(jì)數(shù)器第1頁1:CANbus網(wǎng)絡(luò)組建所有節(jié)點(diǎn)通過兩條線連接起來。兩條線分別稱為CAN_H和CAN_L。假如要求不高，一般用帶屏蔽雙絞線就能夠了。網(wǎng)絡(luò)兩端必須有120歐終端電阻。因此在設(shè)計(jì)線路板時候都要有一種120歐電阻，一般1/4瓦就夠了。通過跳線或者撥碼開關(guān)選擇是否使用這個電阻。第2頁2:CANbus節(jié)點(diǎn)組成一種節(jié)點(diǎn)一般包括3個部分：微控制器，CAN控制器和CAN收發(fā)器。典型組合有：51單片機(jī)+SJA1000+PCA82C250(5V)。另外，有微控制器內(nèi)部已經(jīng)包括了CAN控制器，例如STM32。STM32+SN65HVD230(3.3V)。收發(fā)器一般都是8個引腳芯片。集成CAN控制微控制器將是將來CANBUS應(yīng)用首選。第3頁3:CANbus上總線電平(總線上物理信號)CANBUS上總線電平稱為隱性電平和顯性電平。Recessive：隱性(代表邏輯1)CAN_H=CAN_L=2.5V兩條線上電壓差：0VDominant：顯性(代表邏輯0)CAN_H=3.5V/CAN_L=1.5V兩條線上電壓差：2V假如CAN控制器發(fā)送邏輯1時，CAN收發(fā)器使CAN_H和CAN_L都為2.5V，這時，兩條線上電壓差為0V?？偩€上稱為隱性電平。假如CAN控制器發(fā)送邏輯0時，CAN收發(fā)器使CAN_H為3.5V，CAN_L為1.5V，這時，兩條線上電壓差為2V。總線上稱為顯性電平。多種節(jié)點(diǎn)同步開始發(fā)送時，會包括到總線仲裁（也就是誰能夠繼續(xù)發(fā)送）。顯性電平優(yōu)先級高于隱性電平，后來會專門講，這里先提一下。第4頁4:CANbus抗電磁干擾能力假如出現(xiàn)電磁干擾，那么肯定會同步干擾到CAN_H和CAN_L兩條線。CAN收發(fā)器始終采集是這兩條線上電壓差，而電壓差不會由于干擾而變化，這種方式顯著提升了抗干擾能力。這就是為何采取差分傳輸原因。第5頁5:CANbus通信原理(廣播方式)每一種節(jié)點(diǎn)都能夠積極發(fā)送幀。(幀是CAN協(xié)議要求發(fā)送或接收單位)每一種節(jié)點(diǎn)都能夠接收到來自其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送幀。但詳細(xì)要不要接收，由你決定。一般是通過配備CAN控制器過濾器寄存器來設(shè)置。一旦設(shè)置好，CAN控制器會根據(jù)你設(shè)置，自動去判斷要不要接收，完全由硬件實(shí)現(xiàn)，這個判斷要不要接收過程，也叫過濾。第6頁6:CANbus幀種類大家不要被這樣多種類幀嚇壞了，其實(shí)很多都是由硬件自動實(shí)現(xiàn)。通信是通過以上5種類型幀進(jìn)行。幀由段組成，段由二進(jìn)制位組成。發(fā)送或者接收只能以幀為單位！?。。?！數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種。標(biāo)準(zhǔn)格式有11位標(biāo)識符（Identifier:簡稱ID），擴(kuò)展格式有29位標(biāo)識符。錯誤幀,過載幀和幀間隔都是由硬件實(shí)現(xiàn)，我們無法用軟件控制。對于應(yīng)用者來說是透明，我們完全能夠不用管它們。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀構(gòu)造上差不多，最大區(qū)分就是遠(yuǎn)程幀沒有數(shù)據(jù)段。數(shù)據(jù)幀也是最復(fù)雜幀，因此我們重點(diǎn)解析數(shù)據(jù)幀。

幀幀用途1數(shù)據(jù)幀用于一種節(jié)點(diǎn)傳送信息到其他任一或所有節(jié)點(diǎn)2遠(yuǎn)程幀用于一種節(jié)點(diǎn)積極要求其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息3錯誤幀假如節(jié)點(diǎn)在接收過程中檢測到錯誤，它就會發(fā)送一種錯誤幀4過載幀當(dāng)一種節(jié)點(diǎn)正忙于處理接收信息,能夠通知其他節(jié)點(diǎn)暫緩發(fā)送新報(bào)文5幀間隔幀與幀之間間隔第7頁7:CANbus數(shù)據(jù)幀解析數(shù)據(jù)幀由7個段組成。(1)幀起始(SOF)：表達(dá)幀開始。(2)仲裁段(ArbitrationField)：表達(dá)該幀優(yōu)先級(主要就是ID)。(3)控制段(ControlField)：表白數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。(4)數(shù)據(jù)段(DataField)：數(shù)據(jù)詳細(xì)內(nèi)容，可發(fā)送0～8個字節(jié)數(shù)據(jù)。(5)CRC段(CRCField)：用于校驗(yàn)傳輸是否正確。(6)ACK段(ACKField)：表達(dá)確認(rèn)是否正常接收。(7)幀結(jié)束(EOF)：表達(dá)此幀結(jié)束。其中幀起始,CRC段,ACK段,幀結(jié)束由硬件實(shí)現(xiàn)。第8頁8:CANbus數(shù)據(jù)幀仲裁段解析標(biāo)準(zhǔn)格式標(biāo)識符長度是11位，緊隨其后是RTR位，用于表白此幀是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。IDE位用于表白此幀是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀。擴(kuò)展格式標(biāo)識符長度是29位，緊隨其后是RTR位，用于表白此幀是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。IDE位用于表白此幀是標(biāo)準(zhǔn)幀還是擴(kuò)展幀。CAN控制器都有有關(guān)寄存器與這些位對應(yīng)。只需要操作寄存器就行了。ID能夠根據(jù)自己需要設(shè)置，例如能夠把它當(dāng)做地址。節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)時候主要就是過濾這里設(shè)置ID。這點(diǎn)非常主要，要認(rèn)真體會！?。。。?！第9頁9:CANbus數(shù)據(jù)幀控制段解析保存位（r0、r1），CAN控制器硬件會自動處理,我們不論它。數(shù)據(jù)長度碼（DLC0---DLC3），CAN控制器有對應(yīng)寄存器用來設(shè)置數(shù)據(jù)長度。數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)必須為0～8字節(jié)。但接收方對DLC=9～15情況并不視為錯誤。第10頁10:CANbus數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)段解析數(shù)據(jù)段就是你想發(fā)送數(shù)據(jù)?？砂?～8個字節(jié)數(shù)據(jù)。CAN控制器有對應(yīng)寄存器，直接填入數(shù)據(jù)就行了?？偨Y(jié)一下：我們做軟件時候只要設(shè)置ID,RTR,IDE,數(shù)據(jù)長度和詳細(xì)數(shù)據(jù)，這些都有有關(guān)寄存器供我們操作。CAN控制器硬件會負(fù)責(zé)把這些東西打包成幀格式。第11頁11:CANbus發(fā)送沖突處理辦法(仲裁辦法)在總線空閑時，最先開始發(fā)送節(jié)點(diǎn)取得發(fā)送權(quán)，一旦開始發(fā)送，不會被其他節(jié)點(diǎn)搶占。多種節(jié)點(diǎn)同步開始發(fā)送時，各發(fā)送節(jié)點(diǎn)從仲裁段第一位開始進(jìn)行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平最多節(jié)點(diǎn)可繼續(xù)發(fā)送。(Dominant：顯性優(yōu)先)第12頁12:CANbus位填充規(guī)則(Bit-StuffingRule)位填充是為避免突發(fā)錯誤而設(shè)定功能。當(dāng)同樣電平連續(xù)5位時則添加一種位反型數(shù)據(jù)。位填充組成如上圖所示,硬件自動實(shí)現(xiàn)。第13頁13:CANbus錯誤種類當(dāng)發(fā)生錯誤時，一般都會觸發(fā)錯誤中斷，能夠查看中斷標(biāo)志位，理解詳細(xì)發(fā)生了什么類型錯誤，然后根據(jù)本身情況處理。錯誤種類錯誤內(nèi)容1:位錯誤當(dāng)發(fā)送器將自己發(fā)送電平與總線上電平相比較，發(fā)覺二者不相等時產(chǎn)生2:填充錯誤當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測到6個相同電平值連續(xù)位時發(fā)生。在正常情況下，當(dāng)發(fā)送器檢測到它已經(jīng)發(fā)送了5個數(shù)值相同連續(xù)位時，那么它將在第六位上插入一種取反值（稱之為位填充）。這樣，當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測到6個連續(xù)具有相同值位時，即產(chǎn)生一種填充位錯誤。3:CRC錯誤當(dāng)CRC（循環(huán)冗余檢查）值與發(fā)送器生成值不匹配時發(fā)生。每一幀包括一種由發(fā)送器初始化循環(huán)冗余檢查（CRC）域。接收器計(jì)算出CRC值，并與發(fā)送器產(chǎn)生值相比較。假如兩個值不相等，即產(chǎn)生CRC錯誤。4:格式錯誤當(dāng)在一必須發(fā)送預(yù)定值區(qū)內(nèi)檢測到非法位時發(fā)生。確定預(yù)定義位值必須在CAN幀內(nèi)一種確定點(diǎn)發(fā)送，假如在這些區(qū)域中一種內(nèi)檢測到非法位值，即產(chǎn)生格式錯誤。5:ACK錯誤當(dāng)發(fā)送器確定信息沒有得到應(yīng)答時發(fā)生。在數(shù)據(jù)幀及遠(yuǎn)程幀之間存在一種應(yīng)答時間段。該時間段內(nèi)，所有接收節(jié)點(diǎn)，無論是否是預(yù)定接收者都必須對接收信息作出應(yīng)答。第14頁14:CANbus位時序以及同步正常位時間=1/波特率。例如：1M波特率。一種位時間就是1微秒。一種位時間我們?nèi)藶榈匕阉?xì)分為4段。同步段(SS)監(jiān)視由隱性電平到顯性電平邊緣并使之同步。傳輸時間段(PTS)用于吸取CAN網(wǎng)絡(luò)上物理延遲。相位緩沖段1(PBS1)相位緩沖段2(PBS2)再同步時，用于賠償相位誤差。第15頁同步重新同步跳躍寬度(SJW)：對相位誤差進(jìn)行同步賠償最大值。圖中加大或者減小量就是這個SJW。第16頁位時序設(shè)定舉例假如CAN波特率為1M,接收采樣時鐘為8M，那么我們把8M時鐘分為8份，其中SS:一份,PTS:3份,PBS1:2份，PBS2:2份。份尚有一種正式名稱:TimeQuantum(tq)。第17頁15:CANbus錯誤計(jì)數(shù)器節(jié)點(diǎn)始終處于3種狀態(tài)之一積極錯誤狀態(tài)：積極錯誤狀態(tài)是能夠正常參與總線通信狀態(tài)。被動錯誤狀態(tài)：被動錯誤狀態(tài)是易引發(fā)錯誤狀態(tài)。總線關(guān)閉態(tài)：總線關(guān)閉態(tài)是不能參與總線上通信狀態(tài)，信息接收和發(fā)送均被嚴(yán)禁。這些狀態(tài)依靠發(fā)送錯誤計(jì)數(shù)和接收錯誤計(jì)數(shù)來管理，根據(jù)計(jì)數(shù)值決定進(jìn)入何種狀態(tài)。錯誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值關(guān)系如上表所示。處于總線關(guān)閉態(tài)節(jié)點(diǎn)，檢測到128次連續(xù)11個位隱性位則：TEC=0REC=0。相稱于自動恢復(fù)。單元錯誤狀態(tài)發(fā)送錯誤計(jì)數(shù)值（TEC）接收錯誤計(jì)數(shù)值（REC）積極錯誤狀態(tài)0～127且0～127被動錯誤狀態(tài)128～255或128～255總線關(guān)閉態(tài)256

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～第18頁北極星電子CANBUS周圍產(chǎn)品介紹PCI8510：基于PCI總線PCCAN接口卡。CAN控制器為SJA1000.工業(yè)級。收發(fā)速度達(dá)8000幀/秒以上。USBCAN：基于USB總線PCCAN接口卡。CAN控制器為SJA1000或者STM32(驅(qū)動提供各自寄存器操作)，并有一路或者兩路CAN通道。工業(yè)級。接收速度可達(dá)7500擴(kuò)展幀/秒。CANBUS協(xié)議分析儀：基于USB總線CAN協(xié)議分析儀?？山馕鯟ANOpenJ1939DeviceNet協(xié)議。以及常規(guī)CAN數(shù)據(jù)分析。更多資料：STM32CAN發(fā)送和接收過濾詳解