can总线程序讲解_详解CAN总线-程序员宅基地

技术标签: can总线程序讲解  

原标题:详解CAN总线

CAN(Controller Area Network)即控制器局域网,是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。

想到CAN就要想到德国的Bosch公司,因为CAN就是这个公司开发的(和Intel)CAN有很多优秀的特点,使得它能够被广泛的应用。比如:传输速度最高到1Mbps,通信距离最远到10km,无损位仲裁机制,多主结构。

近些年来,CAN控制器价格越来越低,很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。

一个典型的CAN应用场景:

CAN总线标准

CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层,需要用户自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。

CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换。

将逻辑信号转换成物理信号(差分电平),或者将物理信号转换成逻辑电平。

CAN标准有两个,即IOS11898和IOS11519,两者差分电平特性不同。

高低电平幅度低,对应的传输速度快;

*双绞线共模消除干扰,是因为电平同时变化,电压差不变。

物理层

CAN有三种接口器件

多个节点连接,只要有一个为低电平,总线就为低电平,只有所有节点输出高电平时,才为高电平。所谓"线与"。

CAN总线有5个连续相同位后,就插入一个相反位,产生跳变沿,用于同步。从而消除累积误差。

和485、232一样,CAN的传输速度与距离成反比。

CAN总线,终端电阻的接法:

为什么是120Ω,因为电缆的特性阻抗为120Ω,为了模拟无限远的传输线

数据链路层

CAN总线传输的是CAN帧,CAN的通信帧分成五种,分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。

数据帧用来节点之间收发数据,是使用最多的帧类型;远程帧用来接收节点向发送节点接收数据;错误帧是某节点发现帧错误时用来向其他节点通知的帧;过载帧是接收节点用来向发送节点告知自身接收能力的帧;用于将数据帧、远程帧与前面帧隔离的帧。

数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧(2.0A)和扩展帧(2.0B)

帧起始

帧起始由一个显性位(低电平)组成,发送节点发送帧起始,其他节点同步于帧起始;

帧结束由7个隐形位(高电平)组成。

仲裁段

CAN总线是如何解决多点竞争的问题?

由仲裁段给出答案。

CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平,如果电平不同,则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段,则退出总线竞争;如果位于其他段,则产生错误事件。

帧ID越小,优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平,远程帧为隐性电平,所以帧格式和帧ID相同的情况下,数据帧优先于远程帧;由于标准帧的IDE位为显性电平,扩展帧的IDE位为隐形电平,对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧,标准帧优先级比扩展帧高。

控制段

共6位,标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成;扩展帧控制段则由IDE、r1、r0和DLC组成。

数据段

为0-8字节,短帧结构,实时性好,适合汽车和工控领域;

CRC段

CRC校验段由15位CRC值和CRC界定符组成。

ACK段

当接收节点接收到的帧起始到CRC段都没错误时,它将在ACK段发送一个显性电平,发送节点发送隐性电平,线与结果为显性电平。

远程帧

远程帧分为6个段,也分为标准帧和扩展帧,且RTR位为1(隐性电平)

CAN是可靠性很高的总线,但是它也有五种错误。

CRC错误:发送与接收的CRC值不同发生该错误;

格式错误:帧格式不合法发生该错误;

应答错误:发送节点在ACK阶段没有收到应答信息发生该错误;

位发送错误:发送节点在发送信息时发现总线电平与发送电平不符发生该错误;

位填充错误:通信线缆上违反通信规则时发生该错误。

当发生这五种错误之一时,发送节点或接受节点将发送错误帧

为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧,干扰其他节点通信,CAN协议规定了节点的3种状态及行为

过载帧

当某节点没有做好接收的"准备"时,将发送过载帧,以通知发送节点。

帧间隔

用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧,错误帧和过载帧前面不加帧间隔。

构建CAN节点

构建节点,实现相应控制,由底向上分为四个部分:CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。

虽然不同节点完成的功能不同,但是都有相同的硬件和软件结构。

CAN收发器和控制器分别对应CAN的物理层和数据链路层,完成CAN报文的收发;功能电路,完成特定的功能,如信号采集或控制外设等;主控制器与应用软件按照CAN报文格式解析报文,完成相应控制。

CAN硬件驱动是运行在主控制器(如P89V51)上的程序,它主要完成以下工作:基于寄存器的操作,初始化CAN控制器、发送CAN报文、接收CAN报文;

如果直接使用CAN硬件驱动,当更换控制器时,需要修改上层应用程序,移植性差。在应用层和硬件驱动层加入虚拟驱动层,能够屏蔽不同CAN控制器的差异。

一个CAN节点除了完成通信的功能,还包括一些特定的硬件功能电路,功能电路驱动向下直接控制功能电路,向上为应用层提供控制功能电路函数接口。特定功能包括信号采集、人机显示等。

CAN收发器是实现CAN控制器逻辑电平与CAN总线上差分电平的互换。实现CAN收发器的方案有两种,一是使用CAN收发IC(需要加电源隔离和电气隔离),另一种是使用CAN隔离收发模块。推荐使用第二种。

CAN控制器是CAN的核心元件,它实现了CAN协议中数据链路层的全部功能,能够自动完成CAN协议的解析。CAN控制器一般有两种,一种是控制器IC(SJA1000),另一种是集成CAN控制器的MCU(LPC11C00)。

MCU负责实现对功能电路和CAN控制器的控制:在节点启动时,初始化CAN控制器参数;通过CAN控制器读取和发送CAN帧;在CAN控制器发生中断时,处理CAN控制器的中断异常;根据接收到的数据输出控制信号;

接口管理逻辑:解释MCU指令,寻址CAN控制器中的各功能模块的寄存器单元,向主控制器提供中断信息和状态信息。

发送缓冲区和接收缓冲区能够存储CAN总线网络上的完整信息。

验收滤波是将存储的验证码与CAN报文识别码进行比较,跟验证码匹配的CAN帧才会存储到接收缓冲区。

CAN内核实现了数据链路的全部协议。

CAN协议应用层概述

CAN总线只提供可靠的传输服务,所以节点接收报文时,要通过应用层协议来判断是谁发来的数据、数据代表了什么含义。常见的CAN应用层协议有:CANOpen、DeviceNet、J1939、iCAN等。

CAN应用层协议驱动是运行在主控制器(如P89V51)上的程序,它按照应用层协议来对CAN报文进行定义、完成CAN报文的解析与拼装。例如,我们将帧ID用来表示节点地址,当接收到的帧ID与自身节点ID不通过时,就直接丢弃,否则交给上层处理;发送时,将帧ID设置为接收节点的地址。

CAN收发器

SJA1000的输出模式有很多,使用最多的是正常输出模式,输入模式通常不选择比较器模式,可以增大通信距离,并且减少休眠下的电流。

收发器按照通信速度分为高速CAN收发器和容错CAN收发器。

同一网络中要使用相同的CAN收发器。

CAN连接线上会有很多干扰信号,需要在硬件上添加滤波器和抗干扰电路

也可以使用CAN隔离收发器(集成滤波器和抗干扰电路)。

CAN控制器与MCU的连接方式

SJA1000可被视为外扩RAM,地址宽度8位,最多支持256个寄存器

#define REG_BASE_ADDR 0xA000 // 寄存器基址

unsigned char *SJA_CS_Point = (unsigned char *) REG_BASE_ADDR ;

// 写SJA1000寄存器

void WriteSJAReg(unsigned char RegAddr, unsigned char Value) {

*(SJA_CS_Point + RegAddr) = Value;

return;

}

// 读SJA1000寄存器

unsigned char ReadSJAReg(unsigned char RegAddr) {

return (*(SJA_CS_Point + RegAddr));

}

将缓存区的数据连续写入寄存器

……for(i= 0;i< len;i++){WriteSJAReg(RegAdr+i,ValueBuf[i]);}……

将连续多个寄存器连续读入缓存区

……for(i= 0;i< len;i++) {ReadSJAReg(RegAdr+i,ValueBuf[i]);}……

头文件包含方案:

每个程序包含用到的头文件

每个程序包含一个公用头文件,公用头文件包含所有其他头文件

# ifndef__CONFIG_H__ // 防止头文件被重复包含# define__CONFIG_H__

# include<8051.h> // 包含80C51寄存器定义头文件

# include"SJA1000REG.h"// 包含SJA1000寄存器定义头文件

// 定义取字节运算

# defineLOW_BYTE(x) (unsigned char)(x)

# defineHIGH_BYTE(x) (unsigned char)((unsigned int)(x) >> 8)

// 定义振荡器时钟和处理器时钟频率(用户可以根据实际情况作出调整)

# defineOSCCLK 11059200UL

// 宏定义MCU的时钟频率

# defineCPUCLK (OSCCLK / 12)

# endif// __CONFIG_H__

SJA1000上电后处于复位状态,必须初始化后才能工作。

(1)置位模式寄存器Bit0位进入复位模式;

(2)设置时钟分频寄存器选择时钟频率、CAN模式;

(3)设置验收滤波,设定验证码和屏蔽码;

(4)设置总线定时器寄存器0、1设定CAN波特率;

(5)设置输出模式;

(6)清零模式寄存器Bit0位退出复位模式;

模式寄存器

只检测模式:SJA1000发送CAN帧时不检查应答位;

只听模式:此模式下SJA1000不会发送错误帧,用于自动检测波特率;SJA1000以不同的波特率接收CAN帧,当收到CAN帧时,表明当前波特率与总线波特率相同。

波特率设置

CAN总线无时钟,使用异步串行传输;波特率是1秒发送的数据位;

CAN帧发送:

发送CAN帧的步骤:1.检测状态寄存器,等待发送缓冲区可用;

2.填充报文到发送缓冲区;

3.启动发送。

SJA1000具有一个12字节的缓冲区,要发送的报文可以通过寄存器16-28写入,也可通过寄存器96-108写入或读出

设置发送模式

charSetSJASendCmd( unsignedcharcmd){unsignedcharret;

switch(cmd) {

default:

case0:

ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT); //正常发送

break;

case1:

ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|AT_BIT); //单次发送

break;

case2:

ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, TR_BIT|SRR_BIT); //自收自发

break;

case0xff:

ret = SetBitMask(REG_CAN_CMR, AT_BIT); //终止发送

break;

}

returnret;

}

发送函数

unsigned char SJA_CAN_Filter[8] = { // 定义验收滤波器的参数,接收所有帧0x00, 0x00, 0x00, 0x00,

// ACR0~ACR3

0xff, 0xff, 0xff, 0xff

// AMR0~AMR3

};

unsigned char STD_SEND_BUFFER[11] = { // CAN 发送报文缓冲区

0x08, // 帧信息,标准数据帧,数据长度 = 8

0xEA, 0x60, // 帧ID = 0x753

0x55, 0x55, 0x55, 0x55, 0xaa, 0xaa, 0xaa, 0xaa // 帧数据

};

void main(void) // 主函数,程序入口{

timerInit;// 初始化

D1 = 0;

SJA1000_RST = 1; // 硬件复位SJA1000

timerDelay(50); // 延时500ms

SJA1000_RST = 0;

SJA1000_Init(0x00, 0x14, SJA_CAN_Filter); // 初始化SJA1000,设置波特率为1Mbps

// 无限循环,main函数不允许返回

for(;;) {

SJASendData(STD_SEND_BUFFER, 0x0);

timerDelay(100); // 延时1000ms

}

}

为什么帧ID是0x753,这与CAN帧在缓冲区的存储格式有关。

终端电阻非常重要,当波特率较高而且没加终端电阻时,信号过冲非常严重。

SJA1000有64个字节的接收缓冲区(FIFO),这可以降低对MCU的要求。MCU可以通过查询或中断的方式确定SJA1000接收到报文后读取报文。

来源:一口Linux返回搜狐,查看更多

责任编辑:

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/weixin_39572794/article/details/111767290

智能推荐

使用nginx解决浏览器跨域问题_nginx不停的xhr-程序员宅基地

文章浏览阅读1k次。通过使用ajax方法跨域请求是浏览器所不允许的,浏览器出于安全考虑是禁止的。警告信息如下:不过jQuery对跨域问题也有解决方案,使用jsonp的方式解决,方法如下:$.ajax({ async:false, url: 'http://www.mysite.com/demo.do', // 跨域URL ty..._nginx不停的xhr

在 Oracle 中配置 extproc 以访问 ST_Geometry-程序员宅基地

文章浏览阅读2k次。关于在 Oracle 中配置 extproc 以访问 ST_Geometry,也就是我们所说的 使用空间SQL 的方法,官方文档链接如下。http://desktop.arcgis.com/zh-cn/arcmap/latest/manage-data/gdbs-in-oracle/configure-oracle-extproc.htm其实简单总结一下,主要就分为以下几个步骤。..._extproc

Linux C++ gbk转为utf-8_linux c++ gbk->utf8-程序员宅基地

文章浏览阅读1.5w次。linux下没有上面的两个函数,需要使用函数 mbstowcs和wcstombsmbstowcs将多字节编码转换为宽字节编码wcstombs将宽字节编码转换为多字节编码这两个函数,转换过程中受到系统编码类型的影响,需要通过设置来设定转换前和转换后的编码类型。通过函数setlocale进行系统编码的设置。linux下输入命名locale -a查看系统支持的编码_linux c++ gbk->utf8

IMP-00009: 导出文件异常结束-程序员宅基地

文章浏览阅读750次。今天准备从生产库向测试库进行数据导入,结果在imp导入的时候遇到“ IMP-00009:导出文件异常结束” 错误,google一下,发现可能有如下原因导致imp的数据太大,没有写buffer和commit两个数据库字符集不同从低版本exp的dmp文件,向高版本imp导出的dmp文件出错传输dmp文件时,文件损坏解决办法:imp时指定..._imp-00009导出文件异常结束

python程序员需要深入掌握的技能_Python用数据说明程序员需要掌握的技能-程序员宅基地

文章浏览阅读143次。当下是一个大数据的时代,各个行业都离不开数据的支持。因此,网络爬虫就应运而生。网络爬虫当下最为火热的是Python,Python开发爬虫相对简单,而且功能库相当完善,力压众多开发语言。本次教程我们爬取前程无忧的招聘信息来分析Python程序员需要掌握那些编程技术。首先在谷歌浏览器打开前程无忧的首页,按F12打开浏览器的开发者工具。浏览器开发者工具是用于捕捉网站的请求信息,通过分析请求信息可以了解请..._初级python程序员能力要求

Spring @Service生成bean名称的规则(当类的名字是以两个或以上的大写字母开头的话,bean的名字会与类名保持一致)_@service beanname-程序员宅基地

文章浏览阅读7.6k次,点赞2次,收藏6次。@Service标注的bean,类名:ABDemoService查看源码后发现,原来是经过一个特殊处理:当类的名字是以两个或以上的大写字母开头的话,bean的名字会与类名保持一致public class AnnotationBeanNameGenerator implements BeanNameGenerator { private static final String C..._@service beanname

随便推点

二叉树的各种创建方法_二叉树的建立-程序员宅基地

文章浏览阅读6.9w次,点赞73次,收藏463次。1.前序创建#include&lt;stdio.h&gt;#include&lt;string.h&gt;#include&lt;stdlib.h&gt;#include&lt;malloc.h&gt;#include&lt;iostream&gt;#include&lt;stack&gt;#include&lt;queue&gt;using namespace std;typed_二叉树的建立

解决asp.net导出excel时中文文件名乱码_asp.net utf8 导出中文字符乱码-程序员宅基地

文章浏览阅读7.1k次。在Asp.net上使用Excel导出功能,如果文件名出现中文,便会以乱码视之。 解决方法: fileName = HttpUtility.UrlEncode(fileName, System.Text.Encoding.UTF8);_asp.net utf8 导出中文字符乱码

笔记-编译原理-实验一-词法分析器设计_对pl/0作以下修改扩充。增加单词-程序员宅基地

文章浏览阅读2.1k次,点赞4次,收藏23次。第一次实验 词法分析实验报告设计思想词法分析的主要任务是根据文法的词汇表以及对应约定的编码进行一定的识别,找出文件中所有的合法的单词,并给出一定的信息作为最后的结果,用于后续语法分析程序的使用;本实验针对 PL/0 语言 的文法、词汇表编写一个词法分析程序,对于每个单词根据词汇表输出: (单词种类, 单词的值) 二元对。词汇表:种别编码单词符号助记符0beginb..._对pl/0作以下修改扩充。增加单词

android adb shell 权限,android adb shell权限被拒绝-程序员宅基地

文章浏览阅读773次。我在使用adb.exe时遇到了麻烦.我想使用与bash相同的adb.exe shell提示符,所以我决定更改默认的bash二进制文件(当然二进制文件是交叉编译的,一切都很完美)更改bash二进制文件遵循以下顺序> adb remount> adb push bash / system / bin /> adb shell> cd / system / bin> chm..._adb shell mv 权限

投影仪-相机标定_相机-投影仪标定-程序员宅基地

文章浏览阅读6.8k次,点赞12次,收藏125次。1. 单目相机标定引言相机标定已经研究多年,标定的算法可以分为基于摄影测量的标定和自标定。其中,应用最为广泛的还是张正友标定法。这是一种简单灵活、高鲁棒性、低成本的相机标定算法。仅需要一台相机和一块平面标定板构建相机标定系统,在标定过程中,相机拍摄多个角度下(至少两个角度,推荐10~20个角度)的标定板图像(相机和标定板都可以移动),即可对相机的内外参数进行标定。下面介绍张氏标定法(以下也这么称呼)的原理。原理相机模型和单应矩阵相机标定,就是对相机的内外参数进行计算的过程,从而得到物体到图像的投影_相机-投影仪标定

Wayland架构、渲染、硬件支持-程序员宅基地

文章浏览阅读2.2k次。文章目录Wayland 架构Wayland 渲染Wayland的 硬件支持简 述: 翻译一篇关于和 wayland 有关的技术文章, 其英文标题为Wayland Architecture .Wayland 架构若是想要更好的理解 Wayland 架构及其与 X (X11 or X Window System) 结构;一种很好的方法是将事件从输入设备就开始跟踪, 查看期间所有的屏幕上出现的变化。这就是我们现在对 X 的理解。 内核是从一个输入设备中获取一个事件,并通过 evdev 输入_wayland

推荐文章

热门文章

相关标签