汽车通信CAN总线详解Word文档下载推荐.docx

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对象层：

报文滤波、报文和状态的处理

传输层：

故障界定、错误检测和信令、报文校验、应答、仲裁、报文分帧、传输速率和定时

物理层：

信号电平和位表示、传输媒体

图3.9CAN总线层次结构

（3）报文传送和帧结构

CAN总线以报文为单位进行信息传送。

报文中包含标识符，它标志了报文的优先权。

CAN总线上各个节点都可主动发送。

如同时有两个或更多节点开始发送报文，采用标识符ID来进行仲裁，具有最高优先权报文节点赢得总线使用权，而其他节点自动停止发送。

在总线再次空闲后，这些节点将自动重发原报文。

CAN系统中，一个CAN节点不使用有关系统结构的任何信息。

报文中的标识符并不指出报文的目的地址，而是描述数据的含义。

网络中的所有节点都可有标识符来自动决定是否接收该报文。

每个节点都有标识符寄存器和屏蔽寄存器，接收到的报文只有与该屏蔽的功能相同时，该节点才开始正式接收报文，否则它将不理睬标识符后面的报文。

CAN支持4种不同类型报文帧：

数据帧、远程帧、出错帧、超载帧、帧间空间

1）数据帧用于在各个节点之间传送数据或命令，它有7个不同的位场组成：

帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束，如图3.10-13所示。

图3.10数据帧

●帧起始标志数据帧的开始。

它由一个主控位构成。

●仲裁场由11位标识符（M）和远程发送请求位（RTR）组成，其中最高7位。

不能全是隐性位。

M决定了报文的优先权。

如主控位为0,隐性位为1，则M的数值越小，优先权越高。

对数据帧，RTR为主控电平。

●控制场r1和r0为保留位，应发送主控电平。

DLC为数据长度码n，它为0-80

●数据场允许的数据字节长度为0－8，由n决定。

●应答场包括应答位和应答分隔符。

发送站发出的这两位均为隐性电平。

而正确地接收到有效报文的接收站，在应答位期间应传送主控电平给发送站。

应答分隔符为隐性电平。

●帧结束由7位隐性电平组成。

图3.11仲裁场

图3.12仲裁场扩展格式

图3.13控制场

以上为标准格式的数据帧，除此之外，在CAN规范2.0B中，还定义了扩展格式的数据帧，它的标识符扩展为29位。

它的前11位标识符后的两位为SRR和ME，它们均为隐性电平，后面为新增的18位标识符，其余与标准格式相同。

表3.2数据长度码中数据字节数目编码

数据字节数目

数据长度码

DLC3

DLC2

DLC1

DLC0

d

1

r

2

3

4

5

6

7

8

2）远程帧

图3.14远程帧

3）出错帧

图3.15出错帧

1）超载帧

图3.16超载帧

（4）CAN通信接口

图3.17是CAN通信部分电路，SJA1000是一种独立用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制。

它是Philips半导体公司PCA82C200CAN控制器（BasicCAN）的替代品，而且它增加了一种新的操作模式－PeliCAN，这种模式支持具有很多新特性的CAN2.0B的协议，独立的CAN控制器有2个不同的操作模式：

BasicCAN模式和PeliCAN模式其中BasicCAN模式可和PCA82c250相兼容BasicCAN模式是上电后默认的操作模式，因此用PCA82C250（是协议控制器和物理传输线路之间收发器）开发的已有硬件和软件可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改；

PeliCAN模式是新的操作模式它能够处理所有CAN2.0B规范的帧类型而且它还提供一些增强功能和SJA1000能应用于更宽的领域。

图3.17CAN通信部分电路

1）SJA1000的特征能分成3组：

①已建立的PCA82C200功能这组的功能已经在PCA82C200里实现。

②改良的PCA82C200功能这组功能的部份已经在PCA82C200里实现但是在SJA1000里这些功能在速度大小和性能方面得到了改良。

③PeliCAN模式的增强功能在PeliCAN模式里SJA1000支持一些错误分析功能支持系统诊断系统维护系统优化而且这个模式里也加入了对一般CPU的支持和系统自身测试的功能。

SJA1000管脚：

AD0----AD7：

地址/数据复用信号

ALE/AS：

ALE输入信号（Intel模式），AS输入信号（Motorola模式）

/CS：

片选信号，低电平有效

/RD：

微控制器的/RD信号（Intel模式），或E使能信号（Motorola模式）

/WR：

微控制器的/WR信号（Intel模式），或R/W使能信号（Motorola模式）

CLKOUT：

提供给微控制器的时钟输出信号，通过可编程分频器由内部晶振产生；

时钟分频寄存器的时钟关闭位可禁止该引脚。

VSS1：

接地端，VSS2：

输入比较器接地端，VSS3：

输出驱动器接地端。

VDD1：

逻辑电路的5V电源，VDD2输入比较器5V电源，VDD3输出驱动器5V电源。

XTAL1,2：

分别位振荡器放大电路输入输出。

MODE：

模式选择输入，1=Intel模式，0=Motorola模式。

TX0,TX1:

由输出驱动器0、1到物理线路的输出端。

/INT：

中断输出，开漏输出。

/RST：

复位输入。

RX0,RX1：

由物理总线到SJA1000输入比较器的输入端，显性电平将会唤醒SJA1000的睡眠模式；

如果RX1>

RX0的电平高，读出为显性电平，反之读出的隐性电平；

如果时钟分频寄存器的CBP位被置位，就忽略CAN输入比较器以减少内延时（此时连有外部收发电路）；

这种情况下只有RX0是激活的；

隐性电平被认为是高，而显性电平被认为是低。

PCA82C250/251收发器是协议控制器和物理传输线路之间的接口，对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力，可连接110个节点。

PCA82C250/251管脚：

TXD：

发送数据输入

GND：

地

Vcc：

电源4.5——5.5V

RXD：

接收数据输出

Vref：

参考电压输出

CANH：

低电平CAN电压输入/输出

高电平CAN电压输入/输出

Rs：

斜率电阻输入，接地选择高速工作模式

2）SJA1000的基本功能和寄存器:

1BasicCAN功能说明

表3.3为SJA1000寄存器说明。

表3.3SJA1000寄存器说明

地址

功能段

操作模式中的寄存器功能

复位模式中的寄存器高功能

各类控制器

读

写

控制

FFH

命令

状态

－

中断

验收代码

验收屏蔽

总时序0

总时序1

9

测试

10

发送缓冲器

标识符位域

10-3

标识符位域10-3

11

2-0RTR和DLC位域

2-0RTR和DLC位域

12-

19

数据字节1——数据字节8

FFH——

―…

―

20

接受缓冲器

21

22-29

数据字节1——

数据字节8

30

31

时钟分频器

[1]控制寄存器（CR）：

如表3.4所示。

表3.4控制寄存器

位

符号

名称

值

功能

CR.7

CR.6

CR.5

CR.4

OIE

超载中断使能

使能：

如果数据超载位置位，微控制器接收一个超载中断信号

禁止：

微控制器不从SJA1000接收超载中断信号

CR.3

EIE

错误中断使能

如果出错或总线状态改变，微控制器接收一个错误中断信号

微控制器不从SJA1000接收错误中断信号

CR.2

TIE

发送中断使能

当报文被成功或发送缓冲器可再次被访问时，SJA1000向微控制器发出一次发送中断信号

SJA1000不向微控制器发送中断信号

CR.1

RIE

接收中断使能

报文被无错误接收时，SJA1000向微控制器发出一次中断信号

SJA1000不向微控制器发送接收中断信