~~~CAN概述~~~
CAN,全稱為“Controller Area Network”,CAN總線是控制器局域網(wǎng)總網(wǎng)，由德國博世公司研發(fā)出來的IOS國際標(biāo)準(zhǔn)化串行通信協(xié)議總線，是一種分布式實(shí)時控制的串行網(wǎng)絡(luò)，用于在不同的ECU下傳輸數(shù)據(jù),是國際應(yīng)用最廣的現(xiàn)場總線之一。 2.CAN總線標(biāo)準(zhǔn)CAN總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，應(yīng)用層需要用戶定義，不同場景使用的不同的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)，例如物理層和數(shù)據(jù)鏈路層使用ISO 11898 協(xié)議。
3.CAN網(wǎng)絡(luò)分層遵循IOS\OSIwnagl標(biāo)準(zhǔn)模型，can規(guī)定了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，數(shù)據(jù)鏈路層又分邏輯鏈路控制子層LLC和媒介訪問控制子層MAC，不同的can標(biāo)準(zhǔn)僅物理層不同。
4.CAN協(xié)議CAN有兩個ISO國際通信協(xié)議 ： ISO11519：定義了通信速率10~125kbps的低速can通信標(biāo)準(zhǔn)，屬于開環(huán)總線，傳輸速度為40kbps時，總線長度可達(dá)1000米 。低速can用于車身控制系統(tǒng)等要求高的場景，低速can在斷掉任一線路時還可以繼續(xù)接收數(shù)據(jù) 。 ISO11898：定義了通信速率為125kbps~1mbps的高速can通信標(biāo)準(zhǔn)，屬于閉環(huán)總線，最高可達(dá)1mbps，總線長度<40米 。高速can用于發(fā)動機(jī) 變速箱等要求實(shí)時性 傳輸效率高場景。
5.CAN應(yīng)用層CAN總線只提供可靠的傳輸服務(wù)，所以節(jié)點(diǎn)接收報文時，要通過應(yīng)用層協(xié)議來判斷是誰發(fā)送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)代表什么含義。 CAN應(yīng)用層協(xié)議驅(qū)動是運(yùn)行在主控制器上的程序，它按照應(yīng)用層協(xié)議對CAN報文進(jìn)行定義，完成報文的解析和拼裝，例如：將幀ID當(dāng)作節(jié)點(diǎn)地址，當(dāng)接收到的幀ID與自身節(jié)點(diǎn)ID不通過時，就直接丟棄或交給上層處理。 6.ISO11898與ISO11519物理層不同點(diǎn)
7.CAN電壓CAN總線上通過CAN_H和CAN_L兩條線的電位差來表示can信號，can總線上兩種電位差分別為顯性電平邏輯0和隱性電平邏輯1，顯性電平優(yōu)先級高于隱性電平，can控制器將cpu傳來的信號轉(zhuǎn)為邏輯電平，can發(fā)射器將接收到的邏輯電平轉(zhuǎn)化成差分電發(fā)送到can總線上。
8.CAN差分信號
9.開環(huán)總網(wǎng)絡(luò)/閉環(huán)總網(wǎng)絡(luò)
來自CSDN
來自CSDN 10.CAN的優(yōu)點(diǎn)傳輸速度：傳輸最高速度可達(dá)1mbps，最遠(yuǎn)1000米，無損位仲裁機(jī)制，多主結(jié)構(gòu) 低成本：ECUs通過單個CAN接口通信，布線成本低 高集成：CAN總線系統(tǒng)允許在所有ECUs上進(jìn)行集中診斷和配置 可靠性：該系統(tǒng)對子系統(tǒng)故障和電磁干擾有很強(qiáng)的魯棒性，是汽車控制系統(tǒng)的理想選擇 高效率：可以對信息ID進(jìn)行優(yōu)先排序，以便最高等級的的信息不被中斷 靈活性：每個ECU包含一個用于can信號收發(fā)芯片，隨意添加can節(jié)點(diǎn) 11.CAN的特點(diǎn)多主控制：總線空閑時ECU都可以發(fā)送信號，兩個以上單位同時發(fā)送信號時以標(biāo)識符（ID）決定優(yōu)先級 。 系統(tǒng)柔軟性：連接總線的單元沒有“地址”信息，所以添加新的單元時，其他的已連接的單元軟硬件和應(yīng)用層都不需要做出改變 具有錯誤檢測，錯誤通知，錯誤恢復(fù)功能：所有單元都可以檢測錯誤（錯誤檢測功能），檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元（錯誤通知功能），正在發(fā)送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止（錯誤恢復(fù)功能）。 故障封閉功能：CAN可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲等）還是持續(xù)的數(shù)據(jù)錯誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動器故障、斷線等）。由此功能，當(dāng)總線上發(fā)生持續(xù)數(shù)據(jù)錯誤時，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。 ~~~CAN通訊詳解~~~ 1.CAN的通訊流程CAN通訊是一種基于信號的通信，信號的發(fā)送一般是基于事件和周期的屬性，CAN信號發(fā)送可以一對一，也可以一對多，采用廣播形式，也就一條總線上一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號會被其他節(jié)點(diǎn)接收到，所以一條can總線上不允許多個ECU發(fā)送相同的CANID，避免總線沖突。
來自CSDN 2.CAN通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)際上，CAN總線網(wǎng)絡(luò)底層只采用了OSI基本參照模型中的數(shù)據(jù)鏈路層、傳輸層。
3.CAN通訊載體常見CAN總線是由帶屏蔽層的雙絞線、收發(fā)器、控制器和終端電阻組成的。
4.CAN的通訊節(jié)點(diǎn)can通訊節(jié)點(diǎn)是由一個can控制器和can收發(fā)器組成，控制器與收發(fā)器之間通過can-Tx和can-Rx信號相連接，收發(fā)器與can總線之間用can-low和can-high信號線相連，其中can-tx和can-rx使用的普通類似ttl巡邏信號，而can-high和can-low是一對差分信號線，使用比較特別差分信號 。 TTL：晶體管_晶體管邏輯電平，TTL信號電平規(guī)定， 5V等價于邏輯1，0V等價于邏輯0，這樣的數(shù)據(jù)通信及電平規(guī)定方式，被稱為TTL。
5.CAN節(jié)點(diǎn)CAN收發(fā)器是實(shí)現(xiàn)CAN控制器邏輯電平和CAN總線差分電平的互換，實(shí)現(xiàn)CAN收發(fā)器的方案有兩種： 一是使用CAN收發(fā)IC（需要加電源隔離和電氣隔離） 二是使用CAN隔離收發(fā)模塊 CAN控制器是CAN的核心元件，它實(shí)現(xiàn)了CAN協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的全部功能，能夠自動完成CAN協(xié)議的解析，CAN控制器一般有兩種 一是控制器IC（SJA1000）二是集成CAN控制器的MCU（LPC11C00） 。 MCU負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)對功能電路和CAN控制器的控制，在節(jié)點(diǎn)啟動時初始化CAN控制器參數(shù)；通過CAN控制器讀取和發(fā)送CAN幀；在CAN控制器發(fā)生中斷時，處理CAN控制器的中斷異常；根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)輸出控制信號。
6.CAN節(jié)點(diǎn)構(gòu)建構(gòu)建節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制，由下而上分為4部分，： CAN節(jié)點(diǎn)電路 CAN控制器驅(qū)動 CAN應(yīng)用層協(xié)議 CAN節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序 雖然不同節(jié)點(diǎn)完成的功能不同，但是都有相同的硬件和軟件架構(gòu)。 CAN的收發(fā)器和控制器分別對應(yīng)CAN的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，完成CAN報文的收發(fā) 功能電路完成特定的功能，如信號采集或控制外設(shè)等 主控制器與應(yīng)用程序按照CAN報文格式解析報文，完成相應(yīng)控制CAN硬件驅(qū)動是運(yùn)行在主控制器上的序，它主要完成以下工作： 基于寄存器的操作、初始化 CAN控制器、發(fā)送CAN報文、接收CAN報文 如果直接使用CAN硬件驅(qū)動，當(dāng)更換控制器時，需要修改上層應(yīng)用程序，移植性差，在應(yīng)用層和硬件驅(qū)動層加入虛擬驅(qū)動層，能夠屏蔽不同CAN控制器的差異 。 一個CAN節(jié)點(diǎn)除了完成通信功能，還包括一些特定的硬件功能電路，功能電路驅(qū)動向下直接控制功能電路，向上為應(yīng)用層提供控制功能電路的函數(shù)接口，特定功能包括 數(shù)據(jù)采集、人機(jī)顯示等。
7.CAN控制器接口管理邏輯 解釋MCU指令，尋址CAN控制器中各功能模塊的寄存器單元，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息 。 發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)都可以儲存CAN總線網(wǎng)絡(luò)的完整信息 驗收濾波是將儲存的驗證碼與CAN報文的識別碼比較，跟驗證碼符合的CAN幀才會儲存到接收緩沖區(qū) CAN內(nèi)核實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的全部協(xié)議。 ~~~CAN報文發(fā)送流程~~~1.報文發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送要檢測到總線空閑狀態(tài)（連續(xù)11位隱性） 。 只有總線空閑時節(jié)點(diǎn)才能發(fā)送報文 在發(fā)送過程中進(jìn)行回讀，判斷發(fā)出的位和回讀的位是否一致。
2.報文仲裁線與機(jī)制 通過ID進(jìn)行制裁 顯性位能夠覆蓋隱性位，報文ID值越小，優(yōu)先等級越高。 報文同時發(fā)送時才啟動仲裁機(jī)制
3.仲裁處理非破壞性仲裁 退出仲裁后進(jìn)入接收狀態(tài) 。 總線空閑時重新發(fā)送
4.報文接收和過濾通過濾波器對接收的報文進(jìn)行過濾 。 相關(guān)就接收，不相關(guān)就過濾。
~~~CAN幀解析~~~
數(shù)據(jù)幀：用于發(fā)送單元向接收單元傳送數(shù)據(jù)的楨 遙控幀：用于接收單元向相同ID單元發(fā)送請求的楨 錯誤幀：用于當(dāng)檢測出錯誤時向其他單元通知錯誤的楨 過載幀：用于接收單元通知其尚未做好準(zhǔn)備的楨 幀間隔：用于將數(shù)據(jù)楨和遠(yuǎn)程楨與前面楨隔開的楨 2.CAN數(shù)據(jù)幀格式
來自CSDN 一、幀起始（SOF）楨最開始就是起始幀，也叫（SOF）。 SOF恒定為顯性（1bit）。
來自CSDN 1.NRZ編碼與位填充NRZ（非歸零）編碼 確保報文緊湊，相同寬帶下信息量更大 。 不能保證足夠的跳變沿同步，帶來節(jié)點(diǎn)間計時器誤差的累積。
2.CAN的波特率及位同步由于can屬于異步通信，沒有時鐘信號線，連接在同一個總線網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點(diǎn)會像串口異步通訊那樣，節(jié)點(diǎn)間使用約定好的波特率進(jìn)行通訊，特別的 CAN 還會使用“位同步”的方式來抗干擾、吸收誤差，實(shí)現(xiàn)對總線電平信號進(jìn)行正確的采樣，確保通訊正常。 （1）位時序分解為了實(shí)現(xiàn)位同步，CAN 協(xié)議把每一個數(shù)據(jù)位的時序分解成如圖 所示的 SS 段、PTS 段、PBS1 段、PBS2 段，這四段的長度加起來即為一個 CAN 數(shù)據(jù)位的長度。分解后最小的時間單位是 Tq，而一個完整的位由 8~25 個 Tq 組成，總線上的各個通訊節(jié)點(diǎn)只要約定好 1 個 Tq 的時間長度以及每一個數(shù)據(jù)位占據(jù)多少個 Tq，就可以確定 CAN 通訊的波特率。
（2）CAN的同步機(jī)制一個位時間內(nèi)只允許一種同步方式 任何一個從隱性到顯性的下降沿都可以用來同步 硬同步發(fā)生在報文SOF位，所有接收節(jié)點(diǎn)調(diào)整自己當(dāng)前位的同步段 重同步發(fā)生在一個報文SOF位之外的其他段，當(dāng)下降沿在同步段之外時發(fā)生重同步 從SOF到?jīng)_裁場發(fā)送時間段內(nèi)，如果有多個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送報文，那么這些節(jié)點(diǎn)對跳變沿不發(fā)生重同步。 （3）硬件同步接收單元在總線空閑時檢測出幀起始時進(jìn)行的同步調(diào)整 。 在檢測出邊沿的地方不考慮SJW值，而認(rèn)為SS段。
（4）再同步在接收過程中檢測總線電平發(fā)生變化時進(jìn)行同步調(diào)整 當(dāng)檢測出邊沿時，根據(jù)SJW值通過加長PBS1段或縮短PBS2段進(jìn)行同步，但如果發(fā)生超出SJW值的誤差時，最大調(diào)整量不能超過SJW值。
來自CSDN 二、仲裁段仲裁段是用來判斷一幀報文的優(yōu)先等級（包含報文源地址和目標(biāo)地址）。 數(shù)據(jù)仲裁段RTR恒定為顯性，遠(yuǎn)程幀恒定為隱性（標(biāo)準(zhǔn)幀11位bit，拓展幀29位bit。
仲裁場SSR與標(biāo)準(zhǔn)幀同一位置，故名遠(yuǎn)程代替請求位 SRR為隱性1，確保標(biāo)準(zhǔn)幀收發(fā)高于拓展幀優(yōu)先級。
仲裁場IDE位，標(biāo)準(zhǔn)幀中的IDE對應(yīng)拓展幀中的IDE，確保前11位ID相同下，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于拓展幀 區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)幀和拓展幀 。 標(biāo)準(zhǔn)楨為顯性0（11位ID） 拓展楨為隱性1（29位ID）。
三、控制段保留位r0，r1發(fā)送時必須是顯性，接受方可以是顯性和隱性任意組合 最后4個字節(jié)的DLC代表數(shù)據(jù)長度，指示了數(shù)據(jù)楨中的數(shù)據(jù)長度，對于沒有數(shù)據(jù)段的遙控幀，DLC表示該遙控幀對應(yīng)的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)段的字節(jié)數(shù)。
四、數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段為數(shù)據(jù)幀的核心內(nèi)容，它是節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的原始信息，由 0~8 個字節(jié)組成，MSB 先行。
五、校驗場（CRC）CRC段包含了CRC校驗序列（15位）和CRC界定符1（隱性）。
六、應(yīng)答場（ACK）發(fā)送節(jié)點(diǎn)在ack段發(fā)送2個隱性位，即發(fā)送方發(fā)送報文ack槽為隱性 。 接受節(jié)點(diǎn)在接收到正確信息后在ack槽發(fā)送顯性，通知發(fā)送節(jié)點(diǎn)正常接收。
七、幀結(jié)束（EOF）固定格式，連續(xù)7個隱性單位，表示數(shù)據(jù)楨結(jié)束。
八、ITM間歇場固定格式 ：3個連續(xù)的隱性位 ITM后進(jìn)入總線空閑狀態(tài)，此時節(jié)點(diǎn)可以收發(fā)報文。
3.遙控幀
來自CSDN
來自CSDN 4.錯誤幀在發(fā)送和接收報文時，總線上的節(jié)點(diǎn)如果檢測出了錯誤，那么該節(jié)點(diǎn)就會發(fā)送錯誤幀錯誤一共有5種，多種錯誤可能同時發(fā)生： 位錯誤 填充錯誤 CRC錯誤 格式錯誤 ACK錯誤。
（1）.錯誤幀的輸出檢測出滿足錯誤條件的單元輸出錯誤標(biāo)志通報錯誤。 處于主動錯誤狀態(tài)的單元輸出的錯誤標(biāo)志為主動錯誤標(biāo)志；處于被動錯誤狀態(tài)的單元輸出的錯誤標(biāo)志為被動錯誤標(biāo)志。 發(fā)送單元發(fā)送完錯誤幀后，將再次發(fā)送數(shù)據(jù)幀或遙控幀、
來自CSDN
（2）.節(jié)點(diǎn)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)始終處于3種狀態(tài)：
不能收發(fā)任何報文
能夠進(jìn)行總線通信 錯誤產(chǎn)生時發(fā)送被動錯誤標(biāo)志（6個連續(xù)隱性位） 限制（不能連續(xù)發(fā)送2次報文）
正常進(jìn)行總線通信，錯誤產(chǎn)生時發(fā)送主動錯誤標(biāo)志（6個連續(xù)顯性位）
5.過載幀
6.幀間隔
~~~CAN網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率~~~1.CAN網(wǎng)絡(luò)負(fù)載率CAN負(fù)載率概念CAN總線負(fù)載率是指在CAN總線上單位時間內(nèi)實(shí)際傳送的位數(shù)和可以傳送的位數(shù)之比。 2.標(biāo)準(zhǔn)CAN負(fù)載率計算幀起始（1bit）、仲裁域（12bit）、控制域（6bit）、數(shù)據(jù)域（8×8bit）、循環(huán)冗余碼域（15bit）、應(yīng)答域（2bit）、1（bit）分隔符和幀結(jié)尾（7bit），共108位，但實(shí)際發(fā)送一幀報文長度應(yīng)該在111左右。
3.拓展幀負(fù)載率計算幀起始（1bit）、仲裁域（29bit）、控制域（6bit）、數(shù)據(jù)域（8×8bit）、循環(huán)冗余碼域（15bit）、應(yīng)答域（2bit）和幀結(jié)尾（7bit），共124位，但實(shí)際發(fā)送一幀報文長度應(yīng)該在128左右。
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