《城市軌道交通列車網(wǎng)絡(luò)控制及應(yīng)用》課件 4-3.CAN總線

CAN總線城軌列車網(wǎng)絡(luò)控制CAN（ControllerAreaNetwork）控制器局域網(wǎng)絡(luò)該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分02B部分給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報文格式A部分給出了CAN報文的標(biāo)準(zhǔn)格式01CAN總線電平定義CAN2.0A/B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定CAN控制器通過組成總線的2根線（CAN-H）和（CAN-L）的電位差來確定總線的電平，在任一時刻，總線上有2種電平：顯性電平和隱性電平：同時在邏輯運算上定義顯性電平的邏輯值為“0”，隱性電平為“1”?？偩€空閑時，CAN-H和CAN-L上的電平為2.5V；在數(shù)據(jù)傳輸時，顯性電平（邏輯0）是CAN-H為3.5V，CAN-L為1.5V；隱性電平（邏輯1）是CAN-H為2.5V，CAN-L為2.5V。CAN總線電平定義總線電平示意圖如果所示“顯性”具有“優(yōu)先”的意味，只要有一個單元輸出顯性電平，總線上即為顯性電平，并且，“隱性”具有“包容”的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。CAN的分層結(jié)構(gòu)遵循ISO/OSI標(biāo)準(zhǔn)模型，CAN分為數(shù)據(jù)鏈路層（包括邏輯鏈路層LLC和媒體訪問控制層MAC）和物理層。在CAN技術(shù)規(guī)范2.0A的版本中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLC和MAC子層的服務(wù)和功能被描述為“目標(biāo)層”和“傳輸層”。LLC子層的主要功能是報文濾波、超載通知和恢復(fù)管理。MAC子層的主要功能是定義傳送規(guī)則，以及控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯誤檢測、出錯標(biāo)定和故障界定。CAN的分層結(jié)構(gòu)和功能如圖所示CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)（1）CAN總線的報文傳送由4種不同類型的幀表示和控制數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)，由發(fā)送器發(fā)至接收器。（2）遠(yuǎn)程幀通過總線單元發(fā)送，以請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀。（3）出錯幀由檢測出總線錯誤的任何單元發(fā)送。（4）超載幀用于提供當(dāng)前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀的附加延遲。CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成，即幀起始仲裁場控制場數(shù)據(jù)場CRC場應(yīng)答場和幀結(jié)束數(shù)據(jù)長度可為0數(shù)據(jù)幀CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)幀起始（SOF）標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，它僅由一個顯性位構(gòu)成，只有在總線處于空閑狀態(tài)時，才允許單元開始發(fā)送。所有單元都必須同步于首先開始發(fā)送的那個單元的幀起始前沿。仲裁場由標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）組成?？刂茍鲇?位組成?？刂茍霭〝?shù)據(jù)長度碼和兩個保留位，這兩個保留位必須發(fā)送顯性位，但接收器認(rèn)可顯性和隱性的全部組合?？刂茍鼋Y(jié)構(gòu)CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)包括CRC序列，后隨CRC界定符。CRC場結(jié)構(gòu)如圖6-20所示。CRC序列由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最適用于位數(shù)小于127（BCH碼）的幀。CRC場組成數(shù)據(jù)場是由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，它可包括0～8個字節(jié)。每個字節(jié)8位，首先發(fā)送的是最高有效位。CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)應(yīng)答場（ACK）為兩位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符，如圖6-21所示。在應(yīng)答場中，發(fā)送器送出兩個隱性位。一個正確地接收到有效報文的接收器，在應(yīng)答間隙將此信息通過發(fā)送一個顯性位報告給發(fā)送器。所有接收到匹配CRC序列的站，通過在應(yīng)答間隙內(nèi)把顯性位寫入發(fā)送器的隱性位來報告。應(yīng)答界定符是應(yīng)答場的第二位，并且必須是隱性位。應(yīng)答場結(jié)構(gòu)CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程幀組成幀結(jié)束每個數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由7個隱性位組成的標(biāo)志序列界定。激活為數(shù)據(jù)接收器的站可以借助于傳送一個遠(yuǎn)程幀初始化各自源節(jié)點數(shù)據(jù)的發(fā)送。遠(yuǎn)程幀由6個不同位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。遠(yuǎn)程幀和數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)基本相同，其RTR位為隱性位，且不存在數(shù)據(jù)場。遠(yuǎn)程幀CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)出錯幀組成出錯幀由兩個不同的位場組成，第一個由來自各站的錯誤標(biāo)識疊加而得到，隨后的第二個位場是出錯界定符（包括8個隱性位）出錯幀CAN總線報文的幀結(jié)構(gòu)超載幀組成超載幀包括兩個位場：超載標(biāo)志和超載界定符，如圖6-24所示。超載幀存在兩種導(dǎo)致發(fā)送超載標(biāo)志的超載條件