【正文】 的地的功能，與 CAN驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線和 CAN舒適 /信息數(shù)據(jù)總線兩個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)功能是相同的。網(wǎng)關(guān)的主要任務(wù)是使兩個(gè)速度不同的系統(tǒng)之間能進(jìn)行信息交換。 ? 根據(jù)車輛的不同，網(wǎng)關(guān)可能安裝在組合儀表內(nèi)、車上供電控制單元內(nèi)或在自己的網(wǎng)關(guān)控制單元內(nèi)。由于通過各種數(shù)據(jù)傳輸總線的所有信息都供網(wǎng)關(guān)使用，因此網(wǎng)關(guān)也用作診斷接口。過去，通過 K線來查詢診斷信息；現(xiàn)在，很多車型是通過數(shù)據(jù)傳輸總線和診斷線來完成診斷查詢工作的。 ? ? 當(dāng) CAN 總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)（站）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。對每個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進(jìn)行接收。每組報(bào)文開頭的 11位字符為標(biāo)識符（ ），定義了報(bào)文的優(yōu)先級，這種報(bào)文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標(biāo)識符是唯一的，不可能有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送具有相同標(biāo)識符的報(bào)文。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的 CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識符傳送給本節(jié)點(diǎn)的 CAN芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時(shí)，轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)。 ? CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)文格式發(fā)出，這時(shí)網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)。每個(gè)處于接收狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測，判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 ? 由于 CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置，可以很容易地在CAN 總線中加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。當(dāng)所提供的新節(jié)點(diǎn)是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測量數(shù)據(jù)時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個(gè)控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。 ? ? CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，最大通訊距離可達(dá)10km，最大通信速率可達(dá) 1Mbps。 CAN總線通信接口中集成了 CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級判別等項(xiàng)工作。 ? CAN 控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)（取決于報(bào)文標(biāo)識符）采用無損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競爭向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且 CAN 協(xié)議廢除了節(jié)點(diǎn)地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得 CAN 總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。 ? CAN協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn) ? 1. CAN協(xié)議規(guī)范 ? CAN規(guī)范中的對應(yīng) ISO/OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層。 CAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實(shí)時(shí)控制。為了達(dá)到設(shè)計(jì)透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSI參考模型， CAN 理層。 ? 數(shù)據(jù)鏈路層的 LLC子層和 MAC子層的服務(wù)及功能分別被解釋為“對象層”和“傳輸層”， 邏輯鏈路控制子層（ LLC）的作用主要為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)，確定由實(shí)際要使用的 LLC子層接收哪一個(gè)報(bào)文，為恢復(fù)管理和過載通知提供手段。 ? MAC子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯(cuò)誤檢測、出錯(cuò)標(biāo)定、故障界定?？偩€上什么時(shí)候開始發(fā)送新報(bào)文及什么時(shí)候開始接收報(bào)文，均在 MAC子層里確定。位定時(shí)的一些普通功能也可以看作是 MAC子層的一部分。理所當(dāng)然， MAC子層的修改是受到限制的。 ? 物理層的作用是在不同節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位的實(shí)際傳輸，同一網(wǎng)絡(luò)的物理層對于所有的節(jié)點(diǎn)當(dāng)然是相同的。 ? ? CAN總線一處于空閑，就自動(dòng)將破壞的報(bào)文重新傳輸，將節(jié)點(diǎn)的暫時(shí)性錯(cuò)誤和永久性錯(cuò)誤區(qū)分開來，并且可以自動(dòng)關(guān)閉錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)。 ? 3. CAN標(biāo)準(zhǔn) ? （ 1）報(bào)文 總線上的報(bào)文以不同的固定報(bào)文格式發(fā)送，但長度受限。當(dāng)總線空閑時(shí)任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報(bào)文。 ? （ 2）信息路由 在 CAN 系統(tǒng)里， CAN 的節(jié)點(diǎn)不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報(bào)文（比如，節(jié)點(diǎn)地址）。這樣不用依賴應(yīng)用層以及任何節(jié)點(diǎn)軟件和硬件的改變，就可以在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)。提高系統(tǒng)靈活性。報(bào)文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出報(bào)文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)可以通過報(bào)文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。由于引入了報(bào)文濾波的概念，任何節(jié)點(diǎn)都可以接收報(bào)文，并與此同時(shí)對此報(bào)文做出反應(yīng)。為確保報(bào)文在 CAN 網(wǎng)絡(luò)里同時(shí)被所有的節(jié)點(diǎn)接收（或同時(shí)不被接收）。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連貫性是通過多播和錯(cuò)誤處理的原理實(shí)現(xiàn)的。 ? （ 3）位速率 不同的系統(tǒng)， CAN 的速度不同。在一個(gè)給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。 ? （ 4）優(yōu)先權(quán) 在總線訪問期間，識別符定義一個(gè)靜態(tài)的報(bào)文優(yōu)先權(quán)。 ? （ 5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請求 通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識別符命名的。 ? （ 6）仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報(bào)文。具有較高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元可以獲得總線訪問權(quán)。如果 2個(gè)或 2個(gè)以上的單元同時(shí)開始傳送報(bào)文，那么就會(huì)有總線訪問沖突。仲裁的機(jī)制確保了報(bào)文和時(shí)間均不損失。當(dāng)具有相同識別符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)初始化時(shí)，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。仲裁期間，每一個(gè)發(fā)送器都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個(gè)單元可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一“隱性”電平而監(jiān)視的是一“顯性”電平，那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 ? （ 7）錯(cuò)誤檢測 為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送， CAN 的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均采取了強(qiáng)有力的措施以便于錯(cuò)誤檢測、錯(cuò)誤標(biāo)定及錯(cuò)誤自檢。要進(jìn)行檢測錯(cuò)誤，必須采取監(jiān)視（發(fā)送器對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較）、 循環(huán)冗余檢查、位填充、報(bào)文格式檢查、錯(cuò)誤檢測的執(zhí)行等措施。錯(cuò)誤檢測的 機(jī)制要具有檢測到所有的全局錯(cuò)誤、檢測到發(fā)送器所有的局部錯(cuò)誤、可以檢測到報(bào)文里多達(dá) 5個(gè)任意分布的錯(cuò)誤、檢測到報(bào)文里長度低于 15（位）的突發(fā)性錯(cuò)誤、 檢測到報(bào)文里任一奇數(shù)個(gè)的錯(cuò)誤等屬性。任何檢測到錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)會(huì)標(biāo)志出損壞的報(bào)文。此報(bào)文會(huì)失效并將自動(dòng)地開始重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，從檢測到錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)會(huì)標(biāo)志出損壞的報(bào)文。此報(bào)文會(huì)失效并將自動(dòng)地開始重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，從檢測到錯(cuò)誤到下一報(bào)文的傳送開始為止，恢復(fù)時(shí)間最多為 31個(gè)位的時(shí)間。 ? （ 8）故障界定 CAN 節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動(dòng)區(qū)別開來，故障的節(jié)點(diǎn)會(huì)被關(guān)閉。 ? （ 9）總線值 總線有二個(gè)互補(bǔ)的邏輯值：“顯性”或“隱性”?！帮@性”位和“隱性”位同時(shí)傳送時(shí)，總線的結(jié)果值為“顯性”。比如，在總線的“寫與”執(zhí)行時(shí)，邏輯 0代表“顯性”等級，邏輯 1代表“隱性”等級。 ? （ 10）應(yīng)答 所有的接收器檢查報(bào)文的連貫性。對于連貫的報(bào)文，接收器應(yīng)答，對于不連貫的報(bào)文，接收器做出標(biāo)志。 ? 4. CAN的報(bào)文及結(jié)構(gòu) ? 在總線上的任意節(jié)點(diǎn)均可以作為發(fā)送器或接收器，那么我們就將發(fā)出報(bào)文的節(jié)點(diǎn)叫發(fā)送器，該節(jié)點(diǎn)在總線空閑或丟失仲裁前始終為發(fā)送器。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是發(fā)送器，且總線不是處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點(diǎn)就叫接收器。報(bào)文由一個(gè)發(fā)送器發(fā)出，再由一個(gè)或多個(gè)接收器接收。報(bào)文傳輸由 4個(gè)不同類型的幀表示和控制，分別為數(shù)據(jù)幀，遠(yuǎn)程幀，錯(cuò)誤幀，過載幀。 ? （ 1）數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器。數(shù)據(jù)幀由 7個(gè)不同的位場組成：幀起始（ Stsrt of Frame）、仲裁場（ Arbitration Frame）、控制場（ Control Frame）、數(shù)據(jù)場（ DataFrame）、 CRC 場（ CRC Frame）、應(yīng)答場（ ACK Frame）、幀結(jié)尾（ End of Frame）。數(shù)據(jù)場的長度可以為 0。 CAN 成如圖 109所示。 圖 109 數(shù)據(jù)幀的組成 ? ① 幀起始。幀起始（ SOF）標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)“顯性”位組成。只在總線空閑時(shí)才允許站開始發(fā)送。所有站必須同步于首先開始發(fā)送報(bào)文的站的幀起始前沿。 ? ②仲裁場。仲裁場包括識別符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（ RTR ）。如圖 1010所示的仲裁場結(jié)構(gòu)。 圖 1010 仲裁場結(jié)構(gòu)示意圖 ? 標(biāo)準(zhǔn)格式識別符的長度為 11位，相當(dāng)于擴(kuò)展格式的基本 ID（ Base ID）。這些位按 ID28到 ID18的順序發(fā)送。最低位是 ID18。 7個(gè)最高位（ ID28ID22）必須不能全是“隱性”。 ? 擴(kuò)展格式識別符和標(biāo)準(zhǔn)格式形成對比，如圖 1011所示的標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場比較，擴(kuò)展格式由29位組成。其格式包含兩個(gè)部分： 11位基本 ID、 18位擴(kuò)展ID?；?ID包括 11位，它按 ID28到 ID18的順序發(fā)送。它相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)識別符的格式?；?ID定義擴(kuò)展幀的基本優(yōu)先權(quán)。擴(kuò)展 ID：擴(kuò)展 ID包括 18位。它按 ID17到 ID0順序發(fā)送。 圖 1011 標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場 ? 標(biāo)準(zhǔn)幀里，識別符其后是 RTR位。 RTR的全稱為“遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（ Remote Transmission Request BIT）”。SRR是一隱性位。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀 RTR位位置，因此代替標(biāo)準(zhǔn)幀的 RTR位。 ? 標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的沖突是通過標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀這一途徑得以解決的，擴(kuò)展幀的基本 ID如同標(biāo)準(zhǔn)幀的識別符。 ? IDE的全稱是“識別符擴(kuò)展位（ Identifier Extension Bit）”標(biāo)準(zhǔn)格式里的 IDE位為“顯性”，而擴(kuò)展格式里的IDE位為“隱性”。 ? ③控制場?？刂茍鲇?6個(gè)位組成，如圖 1012所示。 圖 1012 控制場示意圖 ? 標(biāo)準(zhǔn)格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼、 IDE位（為顯性位）、及保留位 r0。擴(kuò)展格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼和兩個(gè)保留位： r1和 r0。 ? 保留位：必須發(fā)送為顯性，但是接收器認(rèn)可“顯性”和“隱性”位的組合。 ? 數(shù)據(jù)長度代碼：數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)場里的字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)長度代碼為 4個(gè)位，它在控制場里發(fā)送。數(shù)據(jù)長度代碼中數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的編碼： d—“顯性”； r—“隱性” 。 ? ④數(shù)據(jù)場。數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為 0～ 8個(gè)字節(jié)，每字節(jié)包含了 8個(gè)位，首先發(fā)送 MSB。 ? ⑤ CRC場。 CRC場包括 CRC序列（ CRC SEQUENCE），和 CRC界定符（ CRC DELIMITER），如圖 1013所示。 CRC序列是由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最適用于位數(shù)低于 127位 〈 BCH碼 〉 的幀。為進(jìn)行 CRC計(jì)算，被除的多項(xiàng)式系數(shù)由無填充位流給定，組成這些位流的成分是：幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場（假如有），而 15個(gè)最低位的系數(shù)是 0。 CRC 序列之后是 CRC 界定符，它包含一個(gè)單獨(dú)的“隱性”位。 圖 1013 CRC場示意圖 ? ⑥ 應(yīng)答場。應(yīng)答場長度為 2個(gè)位，包含應(yīng)答間隙（ ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ ACK DELIMITER），如圖 1014所示。 圖 1014 應(yīng)答場示意圖 在應(yīng)答場里，發(fā)送站發(fā)送兩個(gè)“隱性”位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報(bào)文，接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙（ ACK SLOT）期間（發(fā)送ACK信號）向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”位以示應(yīng)答。 所有接收到匹配 CRC 序列（ CRC SEQUENCE）的站會(huì)在應(yīng)答間隙（ ACK SLOT）期間用一“顯性”的位寫入發(fā)送器的“隱性”位來作出回答。 應(yīng)答界定符是應(yīng)答場的第二個(gè)位，并且是一個(gè)必須為“隱性”的位。因此，應(yīng)答間隙（ ACK SLOT）被兩個(gè)“隱性”的位所包圍，也就是 CRC界定符（ CRC DELIMITER）和應(yīng)答界定符（ ACK DELIMITER）。 ? ⑦ 幀結(jié)尾。每一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列定界，這個(gè)標(biāo)志序列由 7個(gè)“隱性”的位組成。 ? （ 2）遠(yuǎn)程幀 由總線單元發(fā)出，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，作為某數(shù)據(jù)接收器的站可以初始化通過其資源節(jié)點(diǎn)傳送不同的數(shù)據(jù)。 ? 遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，而且都由幀起始、仲裁場、控制場、 CRC 場、應(yīng)答場、幀結(jié)尾等 6個(gè)不同的位場組成（如圖 1015所示）。 圖 1015 遠(yuǎn)程幀的組成 ? 與數(shù)據(jù)幀相反，遠(yuǎn)程幀的 RTR位是“隱性”的。它沒有數(shù)據(jù)場，數(shù)據(jù)長度代碼的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍里 0...8的任何數(shù)值）。此數(shù)值是相應(yīng)于數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度代碼。 RTR位的極性表示了所發(fā)送的幀是一數(shù)據(jù)幀（ RTR位“顯性”）還是一遠(yuǎn)程幀（ RTR“隱性”）。 （ 3）錯(cuò)誤幀 任何單元一但檢測到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的場組成（如圖 1016所示）：第一個(gè)場用是不同站提供的錯(cuò)誤標(biāo)志（ ERROR FLAG）的疊加，第二個(gè)場是錯(cuò)誤界定符。為了能正確地終止錯(cuò)誤幀，“錯(cuò)誤被動(dòng)”的節(jié)點(diǎn)要求總線至少有長度為 3個(gè)位時(shí)間的總線空閑（如果“錯(cuò)誤被動(dòng)”的接收器有局部錯(cuò)誤的話），總線的載荷不應(yīng)為 100%。 ? 有兩種形式的