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rise_ming
发表于 2013-10-1 11:34
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详解基于CAN总线的汽车仪表系统设计—CAN报文传输机制
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CAN报文传送
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的n位字符为标识符(扩展帧格式为29位),定义了报文的优先级。在同一系统中,标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文1241。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。当一个站要向其他站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当他收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其他站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收处理它。CAN总线以报文为单位进行数据传送,报文的优先级结合在标识符(n位或29位)中,具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。当几个站同时发送报文时,发送优先级最高的报文的站将获得总线控制权。这种非破坏性位仲裁方法的优点在于,在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前,报文的起始部分己经在网络上传送了。所有未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站,并且不会在总线再次空闲前发送报文。
在进行数据传送时,发出报文的单元称为该报文的发送器。该单元在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器。如果一个单元不是报文发送器,并且总线不处于空闲状态,则该单元为接收器。对于报文发送器和接收器,报文的实际有效时刻是不相同的。对于发送器而一言,如果直到帧结束末尾一直未出错,则对于发送器报文是有效的,o如果报文受损,将允许按照优先权顺序自动重发送。为了能同其他报文进行总线访问竞争,总线一旦空闲,重发送立即开始。对于接收器而言,如果知道帧结束的最后一位一直未出错,则对于接收器的报文是有效的。构成一帧的帧起始、总裁场、控制场、数据场CRC序列均借助位填充规则进行编码。当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时,将自动地在实际发送位流中插入一个补码位。数据帧和远程帧的其余位场采用固定格式,不进行填充。出错帧和超载帧同样是固定格式,也不进行位填充。报文中的位流按照非归零(NRz)码方法编码,这意味着一个完整位的位电平要么是“0”要么是“1”。报文传送由4种不同类型的帧表示和控制:数据帧携带数据由发送器送至接收器;远程帧通过总线单元发送,以请求发送具有相同标识符的数据帧;出错帧由检测出总线错误的任何单元发出;超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加时间延迟。
2.2.6CAN的帧结构
CAN2.OB建立了两种不同的帧格式(适用于数据帧和远程帧):一种是具有n位标识符的 Bas1cCAN(标准帧格式),另一种是具有29位标识符的 PeliCAN。
报文传输有以下4种不同类型的帧:
数据帧 (dataframe):数据帧将数据从发送器传输到接收器;
远程帧 (remoteframe):总线单元发出远程帧,请求发送具有同一标识符的数据帧;
错误帧 (errorframe):任何单元检测到总线错误就发出错误帧;
过载帧 (overioadframe):过载帧用在相邻数据帧或远程帧之间提供附加的延时。
1.数据帧
数据帧由7个不同的位场组成:即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC
场、应答场、帧结束。结构如图2一4所示
标准帧格式与扩展帧格式中仲裁和控制域结构不同,其结构分别如下:
图2一5标准格式的帧结构
图2一6扩展格式的帧结构
(1)帧起始 (sOF)标志数据帧和远程帧的起始,它仅由一个“1”构成。只有在总线处于空闲状态时,才允许节点开始发送。所有节点都必须同步于首先开始发送的那个节点的帧起始前沿。
(2)仲裁场由标识一符和远程发送请求位(RTR)组成。仲裁场如图2一7所示:
标识符:标识符的长度为11位,这些位以从高位到低位的顺序发送,发送位为ID.0,其中最高7位(ID.10一ID.4)不能全为“1”。RTR位为“O”代表是数据帧,为“1”代表远程帧。为“0”还是为“1”是由用户填写的。
(3)控制场由6位组成,如下图2一8所示:
(4)数据场由数据帧中被发送的数据组成,它包括O一8个字节,每个字节8位。首先发送的是最高有效位。
(5)CRC场包括CRC序列,后随CRC界定符,CRC场结构如下图2一9所示
(6)应答场(AC均为两位,包括应答间隙和应答界定符,结构如下图2一10
(7)帧结束:每个数据帧和远程帧均由“1111111”7个隐性位组成的标志序列界定。
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