GCAN206CAN中继器用户手册.docx
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GCAN206CAN中继器用户手册.docx
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GCAN206CAN中继器用户手册
GCAN-206
CAN总线中继模块
用户手册
文档版本:
V4.01(2017/01/13)
修订历史
版本
日期
原因
V1.00
2013/06/16
创建文档
V2.01
2013/12/20
修正设备工作参数
V3.01
2015/04/22
添加部分参数
V3.50
2016/07/16
添加OBDII功能
V4.01
2017/01/13
添加CANopen功能
目录
1.功能简介4
1.1功能概述4
1.2性能特点4
1.3典型应用5
2.设备安装6
2.1驱动及软件安装6
2.2与PC连接6
2.3模块固定6
2.4与CAN总线连接8
3.设备使用9
3.1USB连接9
3.2CAN连接9
3.3CAN总线终端电阻10
3.4系统状态指示灯10
4.ECANTools软件使用12
4.1软件启动12
4.2数据收发13
4.3总线分析功能14
4.4中继功能15
4.5脱机功能16
4.6其他功能16
5.二次开发18
6.技术规格19
7.常见问题20
附录CAN2.0B协议帧格式23
1.功能简介
1.1功能概述
GCAN-206模块是集成2路CAN接口的高性能型CAN总线通讯中继模块。
该型号CAN卡可兼容USB2.0总线全速规范,采用GCAN-206模块高性能CAN接口卡,PC既可起到不同CAN网络的中继,又可以通过USB接口快速连接至CAN-bus网络,构成现场总线实验室、工业控制、智能小区、汽车电子网络等CAN-bus网络领域中数据处理、数据采集的CAN-bus网络控制节点。
GCAN-206模块是连接不同CAN总线网络的高性能工具,同时具有体积小巧、即插即用等特点,也是便携式系统用户的最佳选择。
GCAN-206模块接口卡上自带USB接口,集成CAN接口电气隔离保护模块,使其避免由于瞬间过流/过压而对设备造成损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。
GCAN-206模块高性能CAN接口卡支持WindowsXP/Win7/Win10等32位/64位操作系统。
GCAN-206模块接口卡可使用我公司自主开发的ECANTools通用测试/配置软件,可执行CAN-bus报文的收发和监测等功能。
1.2性能特点
●PC接口符合USB2.0全速规范,兼容USB1.1及USB3.0;
●集成2路CAN-bus接口,使用凤凰端子接线方式;
●支持CAN2.0A和CAN2.0B帧格式,符合ISO/DIS11898规范;
●CAN-bus通讯波特率在5Kbps~1Mbps之间任意可编程;
●使用外接电源(DC+24V);
●CAN-bus接口采用电气隔离,隔离模块绝缘电压:
DC1500V;
●供电电流:
20mA;
●最高接收数据流量:
14000fps;
●CAN端接收报文时间戳精度可达1us;
●支持WinXP、Win7、Win10等Windows操作系统;
●支持ECANTools测试软件;
●工作温度范围:
-40℃~+85℃;
●尺寸:
(长)95mm*(宽)65mm*(高)26mm。
1.3典型应用
●CAN-bus网络诊断与测试
●汽车电子应用
●电力通讯网络
●工业控制设备
●高速、大数据量通讯
2.设备安装
本章介绍了GCAN-206接口卡与电脑连接的方法及初次使用电脑连接GCAN-206接口卡时的注意事项。
2.1驱动及软件安装
驱动及软件安装之前,请用户确保自己登陆Windows的账户是管理员,或用户账户有安装驱动及软件的相关权限,否则可能导致安装失败。
确认Windows账户权限的方法:
控制面板-用户账户。
2.1.1驱动及软件安装
用户可以通过直接安装ECANTools软件的方式,完成驱动及软件的打包安装。
如需手动安装驱动,请进入光盘中的“驱动driver”文件夹,选择与系统对应(32/64位)的安装文件(DriverSetup.exe/DriverSetup64.exe)进行手动安装。
2.1.2驱动及软件卸载
用户可以通过运行上方DriverSetup.exe/DriverSetup64.exe后点击“卸载”按钮卸载安装好的设备驱动。
用户可通过“添加/删除程序”中找到ECANTools软件对其进行卸载。
2.2与PC连接
GCAN-206模块接口卡具有即插即用的特点,因此用户可以使用PC机的USB接口直接向GCAN-206模块接口卡供电。
2.2.1USB总线供电模式
USB总线供电模式适合于监控CAN总线数据状态。
2.2.2外部电源供电模式
使用外部电源(DC+24V)连接到GCAN-206模块接口卡的DC24V电源插座,此时指示灯DAT、SYS点亮;然后将PC与GCAN-206模块接口卡通过Mini-USB电缆连接,GCAN-206模块接口卡即可正常工作。
2.3模块固定
GCAN-206模块安装方法如图2.1所示,可使用一字螺丝刀辅助将模块安装到DIN导轨上。
图2.1GCAN-206模块安装
GCAN-206模块地与安装模块的导轨相连。
如果导轨固定到一个接地的金属组件板上,那么模块会自动接地,不需要从外部接地线。
如果导轨固定到一个未接地的底座上,那么必须将导轨连接到最近的接地端子上。
GCAN-206模块接线端子排如图2.3所示,安装好模块后上电即可进入运行状态。
模块电源端子接口定义如表2.1所示。
图2.2GCAN-206模块接线端子排
DC24V
说明
1
+
24VDC+
2
-
GND
3
+
24VDC+
4
-
GND
表2.1电源接口定义
2.4与CAN总线连接
GCAN-206模块集成2路CAN通道,由一个4Pin接线端子引出,可以用于连接2个CAN-bus网络或者CAN-bus接口的设备。
接线端子的引脚定义如表2.2所示。
引脚
端口
名称
功能
C-BUS2
CAN2
CAN2_L
CAN2低
C-BUS3
CAN2_H
CAN2高
L
CAN1
CAN1_L
CAN1低
H
CAN1_H
CAN1高
表2.2GCAN-206模块的CAN-bus信号分配
实际使用中,大多数情况仅需将CAN_H与总线CAN_H相连,CAN_L与总线CAN_L相连即可实现通信。
3.设备使用
3.1USB连接
GCAN-206模块接口卡的USB接口符合USB2.0全速协议规范,可以与具有USB1.1标准、USB2.0标准、USB3.0标准的PC机连接通讯。
GCAN-206模块接口卡与PC的连接方式如下:
用螺丝刀撬动绿色外壳,拿掉外壳主体,通过Mini-USB电缆直接连接PC的USB接口,由PC的USB接口向GCAN-206模块接口卡提供+5V电源。
驱动、软件正常安装后,将设备插入PC的USB接口,即可在PC设备管理器中发现新USBCAN设备,驱动名称:
“GC-TechUSBCANDevice”,如无黄色叹号或问号即表示设备驱动正常,USBCAN设备已与PC正常连接。
3.2CAN连接
GCAN-206模块接入CAN总线连接方式如2.4中介绍,将CAN_H连CAN_H,CAN_L连CAN_L即可建立通信。
CAN-bus网络采用直线拓扑结构,总线最远的2个终端需要安装120Ω的终端电阻;如果节点数目大于2,中间节点不需要安装120Ω的终端电阻。
对于分支连接,其长度不应超过3米。
CAN-bus总线的连接见图3.1所示。
图3.1CAN-bus网络的拓扑结构
注意:
CAN-bus电缆可以使用普通双绞线、屏蔽双绞线。
理论最大通信距离主要取决于总线波特率,最大总线长度和波特率关系详见表3.1。
若通讯距离超过1Km,应保证线的截面积大于Φ1.0mm2,具体规格应根据距离而定,常规是随距离的加长而适当加大。
波特率
总线长度
1Mbit/s
40m
500kbit/s
110m
250kbit/s
240m
125kbit/s
500m
50kbit/s
1.3km
20kbit/s
3.3km
10kbit/s
6.6km
5kbit/s
13km
表3.1波特率与最大总线长度参照表
3.3CAN总线终端电阻
为了增强CAN通讯的可靠性,消除CAN总线终端信号反射干扰,CAN总线网络最远的两个端点通常要加入终端匹配电阻,如图3.2所示。
终端匹配电阻的值由传输电缆的特性阻抗所决定。
例如双绞线的特性阻抗为120Ω,则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。
GCAN-206模块接口卡采用82C251收发器,如果网络上其他节点使用不同的收发器,则终端电阻须另外计算。
图3.2GCAN-206模块与其他CAN节点设备连接
请注意:
GCAN-206模块内部未集成120Ω终端电阻,模块外部提供电阻接线端子。
需要接入终端电阻时,将电阻两端分别接入CAN_L、CAN_H即可。
3.4系统状态指示灯
GCAN-206模块具有1个SYS指示灯,用来指示设备的运行状态,1个DAT指示灯,用来指示数据传输。
这2个指示灯的具体指示功能见表3.2,这2个指示灯处于各种状态下时,CAN总线的状态如表3.3所示。
指示灯
颜色
指示状态
SYS
绿
系统运行指示
DAT
绿
数据转换传输指示
表3.2GCAN-206模块指示灯
GCAN-206模块上电后,系统初始化状态指示灯SYS点亮,表明设备已经供电,系统正在初始化;否则,表示系统存在电源系统故障。
CAN1端与CAN2端均连接正常后,当总线间有数据在传输时,数据信号指示灯DAT会闪烁。
指示灯
状态
指示状态
SYS
闪烁
设备初始化通过,待机状态
不亮
设备初始化未通过
DAT
闪烁
总线间有数据传输
不亮
总线间无数据传输
表3.3GCAN-206模块指示灯状态
4.ECANTools软件使用
ECANTools软件是我公司针对Windows平台开发的专用调试分析软件,使用该软件,用户可以直观,快速的进行CAN总线数据收发。
软件极易使用且扩展功能非常丰富,用户可以很快上手使用。
用户在使用GCAN-206模块中继功能时,使用ECANTools软件将设备工作模式切换为中继模式即可。
本章将对ECANTools主要功能做介绍。
4.1软件启动
1.如用户已安装ECANTools软件,可以通过双击桌面上的“Ecantools”图标打开软件。
2.选择对应的设备类型后,点击“打开设备”即可在设备列表中出现已经插入电脑USB接口的CAN设备。
3.选择工作模式。
软件提供3种工作模式可选:
正常模式、只听模式、自发自收模式。
正常模式适用于软件数据收发;只听模式适用于在不干扰总线的情况下监听总线,但不可发送数据,此时USBCAN设备不作为CAN总线节点,不发送应答和时钟信号;自发自收模式用于测试USBCAN设备的CAN通信是否正常。
4.选择波特率。
用户需要按实际接入的总线的波特率进行设置,如波特率与总线不匹配,则无法正常通信,甚至干扰总线。
如需自定义波特率,请与我公司联系。
当用户并不知道总线波特率时,也可使用自动识别波特率功能进行扫描。
4.2数据收发
接收和发送界面是ECANTools的主要功能,在此界面,用户可以直观的看到接收到的CAN报文,以及通过普通发送或列表发送的方式,向总线上发送数据。
除以上基本功能外,软件还具有发送文件功能。
文件发送分为普通文件发送及批处理文件发送。
普通文件发送可以向总线上的节点发送文件,用户可以基于此功能开发CAN总线程序烧录软件;批处理文件发送可以将用户保存的批处理文件(.can)按保存时的时序及数据重新发送回CAN总线,批处理文件保存详见4.5。
批处理文件发送应用举例:
4.3总线分析功能
ECANTools具有总线诊断功能,可以检测到总线错误帧以及总线仲裁丢失位,实现了比较全面的CAN总线分析。
CAN总线状态显示:
指示当前CAN总线状态包括:
总线正常、被动错误、主动错误、总线挂起。
CAN控制器内部FIFO溢出:
某一段时间内的总线报文过于密集,导致USBCAN来不及接收,发生报文丢失。
CAN控制器错误报警:
总线发生多次发送错误或接收错误,错误计数器超出报警阈值,并能显示错误计数值。
CAN控制器消极错误:
总线发生多次发送错误或接收错误,导致CAN控制器进入错误消极状态,并能显示错误计数值。
CAN控制器仲裁丢失:
本节点与其他设备在竞争总线时失败,待发报文将在下一次总线空闲时尝试发送,能捕捉到相应的错误位信息并显示出来。
CAN控制器总线错误:
总线发生一次发送错误或接收错误,错误计数器的值将累加,并能捕捉错误的位信息,比如ACK、CRC、位界定错误信息。
CAN数据缓冲区溢出:
由于一段时间未与PC交换数据,导致设备存储的报文数目超出硬件容量限制,新接收的报文将覆盖最早的报文。
4.4中继功能
CAN中继功能可将2条波特率相同或不同的CAN总线数据进行相互转发。
GCAN-206可设置中继监控模式,通过电脑可以看到数据流向,比如CAN1收CAN2发,此功能可以用来测试两个节点的数据流向,清晰的看出哪些数据是哪个通道接收到的,便于进行通信协议破解等用途。
您可通过点选“工作模式”——“普通中继模式”——“写设置”——关闭软件重新上电来开启中继模式。
两个通道的波特率可以在工作模式设置窗口进行修改。
4.5脱机功能
配置脱机模式时,用户可以用记事本(.txt)编辑指令,下载到CAN设备中,下载好的CAN设备通电后就可以根据记事本中的指令进行脱机工作,可进行脱机的指令有:
发送、延时、触发发送、接收修改后发送等常用功能,用户即使不会二次开发软件,也可轻松实现脱机自动控制。
上电就可以自动发送数据,此功能可用于生产线测试,破解协议后模拟协议数据等,用途非常广泛。
脱机模式应用举例:
10(开始等待时间),1(模式1=CAN1收发2=CAN2收发3=CAN1收CAN2发4=CAN2收CAN1发),40000000(触发ID,如果是40000000表示不触发),0000(替换掩码000000xx,xxxxxxxx每位代表一个替换1变换,0不换。
按ID,长度,数据顺序,二进制),0D223344(发送ID),0(0=标准帧,1=标准远程帧,2=扩展帧,3=扩展远程帧),8(长度),0102030405060708,100(发送次数,0表示无限次),500(间隔时间ms)
例如:
10,1,40000000,0000,144,0,8,0102030405060708,100,500
此条数据的功能是:
上电等待10ms,初始化CAN1通道收发数据,不设置触发,不替换ID和数据,发送ID144,标准帧,数据长度8位,发送数据0102.....08,发送次数100次,每次发送时间间隔500ms。
4.6其他功能
ECANTools软件扩展功能极为丰富,且都很方便易用,灵活运用这些扩展功能可以帮助用户方便快速的分析数据。
保存数据/实时保存:
可保存接收列表,保存格式有:
txt、can、excel、二进制。
暂停显示:
可暂停接收列表的滚动。
显示模式:
可选滚动模式和列表模式,列表模式可按规则将数据实时分类。
清除:
可清除当前接收列表中的数据。
滤波设置:
通过编辑滤波ID的方式,实现多段滤波。
高级屏蔽:
通过屏蔽ID的方式,不显示已屏蔽的ID。
显示错误帧:
可显示/隐藏总线上的错误帧。
OBDII插件:
可直观的解析部分汽车参数。
CANopen主站:
方便用户进行CANopen协议解析。
请注意:
ECANTools软件更多功能详述请查看“ECANTools软件使用说明”
5.二次开发
我公司为二次开发的用户提供标准的接口函数库,包括:
ECANVCI.h、ECANVCI.lib、ECANVCI.dll。
该接口函数库均为标准格式,用户可以在VC、VB、Labview等编程环境中,对这些接口函数声明调用,具体使用方法详见“ECAN动态库使用手册”。
图5.1为常用结构体名称及函数库调用流程。
图5.1二次开发函数调用
6.技术规格
连接方式
CAN接口
端子
接口特点
CAN接口
遵循ISO11898标准,支持CAN2.0A/B
CAN波特率
1000K、500K、250K、200K、125K、100K、50K、20K
电气隔离
1500V,DC-DC
CAN终端电阻
未集成
供电电源
供电电压
+24VDC
供电电流
20mA
环境试验
工作温度
-40℃~+85℃
工作湿度
15%~90%RH,无凝露
EMC测试
EN55024:
2011-09
EN55022:
2011-12
防护等级
IP20
基本信息
外形尺寸
113mm*100mm*21mm
重量
120g
7.常见问题
1.在ECANTools测试软件中,为何显示“打开设备错误”?
可能产生此类故障的原因是:
设备类型选择不正确或USBCAN设备驱动没有正常安装。
在PC的设备管理器中检查USBCAN设备属性,看看有没有“!
”或“?
”在USBCAN设备前面;若有,则检查硬件/软件冲突,并重新安装USBCAN设备驱动程序。
2.是否一定需要使用120Ω终端匹配电阻?
建议120Ω终端匹配电阻用于吸收端点反射,提供稳定的物理链路。
当进行单节点的自发自收测试时必须连接该120Ω的终端电阻构成回路,否则无法进行自发自收测试。
USBCAN高性能CAN接口卡内部已经连接有120Ω的终端电阻。
3.一台计算机能否安装多块GCAN-206模块?
旧版的接口不支持多卡同时操作,但是目前的GCAN-206模块,支持多达8个同一型号的GCAN-206模块同时操作。
4.GCAN-206模块接口卡最高的数据转换率是多少?
GCAN-206模块的单一CAN通道最高支持8000fps的CAN总线数据转换,这里提到的帧是指标准帧8个数据的数据帧,如果是小于8字节数据或者远程帧可能会更快。
另外,最高数据流量会受PC性能的限制。
5.为何调用接口函数时系统非法操作?
首先在使用接口函数时请认真阅读函数说明,保证输入参数合法,特别注意指针(地址)的传递,或参照提供的例子程序,倘若问题还是未能解决,可联系我们的技术支持。
6.GCAN-206模块的通讯波特率如何设置?
设备提供了一组常用的波特率的设置值,若要使用其他的波特率,请联系广成科技客服进行计算。
需要注意:
GCAN-206模块的CAN控制器使用24MHz时钟,用户自定义波特率时要根据该时钟频率进行计算。
7.系统进入待机或睡眠状态是否影响接收?
会有影响。
这时所有处理将停止,最大可能导致硬件接收缓冲溢出错误。
若有程序打开设备将尝试阻止系统进入待机或睡眠状态,从而保证系统正常工作。
使用GCAN-206模块时,请禁止系统的待机和睡眠功能。
8.如何处理应用中的错误?
错误主要分为函数调用错误和CAN-bus通讯错误两种。
函数调用错误一般由参数错误引起,如:
设备号超出范围,类型号错误等,用Win32函数GetLastError返回的错误号是87,还有的是对未打开的设备进行操作,实际是对一个非法句柄操作,根据具体函数调用情况都有相应的Win32标准错误码提供,用户可以使用GetLastError进行错误分析,这部分除错工作一般应该在设计时完成。
对于CAN-bus通讯错误,一般由CAN网络引起,也可能因用户设置不当而引起,如:
波特率设置不一致、没有启动CAN控制器便调用发送函数等。
大部分错误已经在设备驱动中作了简单的处理,如果要进行更深层次的错误分析和处理,可以调用ReadCANStatus函数。
另外需要注意的是数据溢出中断错误,它的产生有两种可能:
(1)软件接收缓区冲溢出。
这说明应用程序无法及时处理接收到的数据,这时用户应该优化应用程序或更改通讯策略。
(2)硬件接收缓冲区溢出。
产生这种错误是由于接收端PC中断延迟太大而引起的。
只能通过提升计算机性能或协调其余节点适当降低发送速度来解决。
9.打开关闭设备要注意哪些事项?
GCAN-206模块接口卡提供2个CAN端口,用户能够在同一程序中操作不同的端口。
GCAN-206模块接口卡不允许共享方式打开设备,同一个设备不可被不同进程通过调用OpenDevice函数多次打开。
OpenDevice和CloseDevice函数一般在应用程序初始化和退出时只需要调用一次。
当关闭设备时若能当前端口不再使用,应该先调用ResetCAN函数使当前端口脱离CAN总线,设备驱动程序只会在最后一个设备句柄关闭时才自动调用ResetCAN退出CAN总线的连接。
10.如何使用中断方式操作通讯卡?
GCAN-206模块不提供直接操作中断的接口,因为中断已经在驱动程序中处理了。
需要在应用程序中操作中断的多数原因是:
程序不知道数据何时能到达设备,需要得到一个接收消息的触发才能从缓冲读取数据。
解决这个问题的一般手段是使用多线程(或多任务)。
即启动一个新的线程,在线程中循环调用Receive函数来查询接收缓冲。
Receive内部已实现了阻塞机制,在缓冲里没有数据时会挂起调用线程,这时不会占用CPU的时间,应用程序仍然可以处理其他事务。
11.如何更好的使用Transmit发送函数?
GCAN-206模块的驱动提供约128帧发送缓冲FIFO,每次Transmit调用最多发送约128帧数据。
发送设备的发送速度由当前计算机软硬件性能决定,一般连续发送速度在2000fps左右(标准数据帧11Bytes,1Mbps),若发送速度过快将有可能使远端接收设备数据溢出而失去响应,这样用户可在应用编程中适当添加延时以降低发送速度。
发送过程中每一帧都有超时限制,单帧发送时超时时间约2秒,一次发送多帧时最后一帧发送超时为2秒,其余为1秒。
发送超时一般由于CAN总线繁忙且当前节点优先级较低时发生,并不是函数调用或通讯错误,用户可以编程实现重发(一般中低速网络极少发生发送超时事件)。
因此,在系统设计时注意保证CAN总线占用不应该超过总线容量的60-70%。
12.如何更好的使用Receive函数?
设备驱动提供100000帧软件接收缓冲区,这为应用编程人员提供了充足的反应处理时间。
当软件接收缓冲数据溢出时设备驱动程序将调用ResetCAN复位CAN总线,同时置位CANstatus的数据溢出中断标志位,注意软件缓冲溢出和CAN控制器硬件缓冲溢出都是使用该标志位。
接收函数提供Wait参数适合用于多线程编程,函数内部封装一个阻塞函数,其参数Wait含义如同Win32的WaitForSingleObject的dwMilliseconds参数(请参考Win32API说明),它为Receive指定一个超时返回时间,单位为毫秒。
当Wait为0时函数调用时立即返回当前成功读取到的帧数,若接收缓冲为空则返回0。
当Wait非0时,若函数调用时接收缓
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