【文章內容簡介】 擴展位（ Identifier Extension Bit） ” 標準格式里的 IDE位為 “ 顯性 ” ，而擴展格式里的 IDE位為 “ 隱性 ” 。 ⑶ 控制場 控制場由 6個位組成。如 圖 。 圖 控制場示意圖 表 數(shù)據(jù)長度代碼表 數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) 數(shù)據(jù)長度代碼 DLC３ DLC２ DLC１ DLC0 0 d d d d 1 d d d r 2 d d r d 3 d d r r 4 d r d d 5 d r d r 6 d r r d 7 d r r r 8 r d d d 標準格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼、 IDE位（為顯性位）、及保留位 r0。擴展格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼和兩個保留位： r1和 r0。 保留位 ： 必須發(fā)送為顯性，但是接收器認可 “ 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 縮寫： d—“顯性 ” r—“隱性 ” 數(shù)據(jù)幀允許的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)： {0， 1， ....， 7， 8}。 其他的數(shù)值不允許使用。 ⑷ 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個字節(jié)，每字節(jié)包含了 8個位，首先發(fā)送 MSB。 ⑸ CRC場（見 圖 ） CRC場包括 CRC序列（ CRC SEQUENCE），和 CRC界定符（ CRC DELIMITER）。 CRC序列： 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。為進行 CRC計算，被除的多項式系數(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個最低位的系數(shù)是 0。將此多項式被下面的多項式發(fā)生器除（其系數(shù)以 2為模）： X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1 這個多項式除法的余數(shù)就是發(fā)送到總線上的 CRC序列。 圖 CRC場示意圖 CRC 界定符 CRC 序列之后是 CRC 界定符，它包含一個單獨的 “ 隱性 ” 位。 ⑹ 應答場 應答場長度為 2個位，包含應答間隙（ ACK SLOT）和應答界定符（ ACK DELIMITER）。見 圖 。 圖 應答場示意圖 在應答場里，發(fā)送站發(fā)送兩個 “ 隱性 ” 位。當接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應答間隙（ ACK SLOT）期間（發(fā)送 ACK信號）向發(fā)送器發(fā)送一 “ 顯性 ” 位以示應答。 應答間隙 所有接收到匹配 CRC 序列（ CRC SEQUENCE）的站會在應答間隙（ 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。 應答界定符 應答界定符是應答場的第二個位，并且是一個必須為 “ 隱性 ” 的位。因此，應答間隙（ ACK SLOT）被兩個 “ 隱性 ” 的位所包圍，也就是 CRC界定符（ CRC DELIMITER）和應答界定符（ ACK DELIMITER）。 ⑺ 幀結尾 每一個數(shù)據(jù)幀和遠程幀均由一標志序列定界。這個標志序列由 7個 “ 隱性 ” 的位組成。 2. 遠程幀 通過發(fā)送遠程幀，作為某數(shù)據(jù)接收器的站可以初始化通過其資源節(jié)點傳送不同的數(shù)據(jù)。 遠程幀也有標準格式和擴展格式，而且都由幀起始、仲裁場、控制場、 CRC 場、應答場、幀結尾等 6個不同的位場組成（如 圖 ）。 與數(shù)據(jù)幀相反，遠程幀的 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（可以標注為容許范圍里 0...8的任何數(shù)值）。此數(shù)值是相應于數(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 ” ）還是一遠程幀（ RTR“隱性 ” ）。 圖 遠程幀的組成 錯誤幀由兩個不同的場組成（如 圖 ）。第一個場用是不同站提供的錯誤標志（ ERROR FLAG）的疊加。第二個場是錯誤界定符。 為了能正確地終止錯誤幀， “ 錯誤被動 ” 的節(jié)點要求總線至少有長度為 3個位時間的總線空閑（如果 “ 錯誤被動 ” 的接收器有局部錯誤的話）。因此，總線的載荷不應為 100%。 圖 錯誤幀的組成 錯誤標志 有兩種形式的錯誤標志：主動的錯誤標志和被動的錯誤標志。 1. 主動的錯誤標志由 6個連續(xù)的 “ 顯性 ” 位組成。 2. 被動的錯誤標志由 6個連續(xù)的 “ 隱性 ” 的位組成，除非 其他節(jié)點的 “ 顯性 ” 位重寫。 檢測到錯誤條件的“錯誤激活”的站通過發(fā)送主動錯誤標志指示錯誤。 錯誤標志的形式破壞了從幀起始到 CRC界定符的位填充的規(guī)則，或者破壞了 ACK場或幀結尾場的固定形式。所有其他的站由此檢測到錯誤條件并與此同時開始發(fā)送錯誤標志。因此， “ 顯性 ” 位（此 “ 顯性 ” 位可以在總線上監(jiān)視）的序列導致一個結果，這個結果就是把個別站發(fā)送的不同的錯誤標志疊加在一起。這個序列的總長度最小為 6個位，最大為12個位。 檢測到錯誤條件的 “ 錯誤被動 ” 的站試圖通過發(fā)送被動錯誤標志指示錯誤。 “ 錯誤被動 ” 的站等待 6個相同極性的連續(xù)位（這 6個位處于被動錯誤標志的開始）。當這 6個相同的位被檢測到時，被動錯誤標志的發(fā)送就完成了。 錯誤界定符 錯誤界定符包括 8個 “ 隱性 ” 的位。 4. 過載幀 過載幀包括兩個位場：過載標志和過載界定符（如 圖 示）。 有三種過載的情況，這三種情況都會引發(fā)過載標志的傳送： （此接收器對于下一數(shù)據(jù)幀或遠程幀需要有一延時）。 “ 顯性 ” 位。 CAN節(jié)點在錯誤界定符或過載界定符的第 8位（最后一位）采樣到一個顯性位，節(jié)點會發(fā)送一個過載幀（不是錯誤幀）。錯誤計數(shù)器不會增加。 根據(jù)過載情況 1而引發(fā)的過載幀只允許起始于所期望的間歇的第一個位時間，而根據(jù)情況 2和情況 3引發(fā)的過載幀應起始于所檢測到 “ 顯性 ” 位之后的位。 通常為了延時下一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀，兩種過載幀均可產生。 圖 過載幀的組成 過載標志： 過載標志由 6個 “ 顯性 ” 的位組成。過載標志的所有形式和主動錯誤標志的一樣。 過載標志的形式破壞了間歇場的固定形式。因此，所有其他的站都檢測到過載條件并與此同時發(fā)出過載標志。如果有的節(jié)點在間歇的第 3個位期間檢測到 “ 顯性 ” 位，則這個位將解釋為幀的起始。 過載界定符（ Overload Delimeter） 過載界定符包括 8個 “ 隱性 ” 的位。過載界定符的形式和錯誤界定符的形式一樣。過載標志被傳送后，站就一直監(jiān)視總線直到檢測到一個從 “ 顯性 ” 位到 “ 隱性 ” 位的跳變。此時，總線上的每一個站完成了過載標志的發(fā)送，并開始同時發(fā)送其余 7個 “ 隱性 ” 位。 5. 幀間空間 幀間空間是用于隔離數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）與先行幀（數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀）的。而過載幀與錯誤幀之前沒有幀間空間，多個過載幀之間也不用幀間空間隔離。 幀間空間包括間歇場、總線空閑的位場。如果 “ 錯誤被動 ”的站已作為前一報文的發(fā)送器時，則其幀空間除了間歇、總線空閑外，還包括稱作掛起傳送的位場。 間歇 間歇包括 3個 “ 隱性 ” 的位。間歇期間，所有的站均不允許傳送數(shù)據(jù)幀或遠程幀，唯一要做的是標示一個過載條件。 總線空閑 總線空閑的時間是任意的。只要總線被認定為空閑，任何等待發(fā)送報文的站就會訪問總線。在發(fā)送其他報文期間，有報文被掛起，對于這樣的報文，其傳送起始于間歇之后的第一個位。總線上檢測到的 “ 顯性 ” 的位可被解釋為幀的起始。 掛起傳送 “ 錯誤被動 ” 的站發(fā)送報文后，站就在下一報文開始傳送之前或總線空閑之前發(fā)出 8個 “ 隱性 ” 的位跟隨在間歇的后面。如果與此同時另一站開始發(fā)送報文（由另一站引起），則此站就作為這個報文的接收器。 CAN的位仲裁技術 要對數(shù)據(jù)進行實時處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進行總線分配。 CAN總線以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級 結合在 11位標識符中，具有最低二進制數(shù)的標識符有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設計時被確立后就不能再被更改。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。 如 圖 ，當幾個站同時發(fā)送報文時，站 1的報文標識符為 0111110000；站 2的報文標識符為 01001100000；站3的報文標識符為 01001110000。 站 3報文 站 1報文 站 2報文 01111110000 報文標識符 01001100000 010011100001 丟掉 01001100000 010011100001 01001100000 丟掉 跟蹤 圖 位仲裁示意圖 所有標識符都有相同的兩位 01，直到第 3位進行比較時，站1的報文被丟掉，因為它的第 3位為高，而其它兩個站的報文第 3位為低。站 2和站 3報文的 6位相同，直到第 7位時，站 3的報文才被丟失。 注意， 總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權的站的報文。在此例中，站 2的報文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點在于，在網絡最終確定哪一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經在網絡上傳送了。所有未獲得總線讀取權的站都成為具有最高優(yōu)先權報文的接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。 CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網絡負載較重時有很多優(yōu)點，因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了，這可以保證在實時系統(tǒng)中較低的個體隱伏時間 對于主站的可靠性，由于 CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取(許可 )控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法 典型 CAN總線器件及應用 SJA1000 CAN控制器 PCA82C250 CAN 收發(fā)器 CAN BUS節(jié)點設計舉例 典型 CAN總線器件及應用 SJA1000 CAN控制器 SJA1000是一個獨立的 CAN控制器，它在汽車和普通的工業(yè)應用上有先進的特征。由于它和 PCA82C200在硬件和軟件都兼容，因此它將會替代 PCA82C200， SJA1000有一系列先進的功能，適合于多種應用特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護方面非常重要。 SJA1000在軟件和引腳上都是與它的前一款 PCA82C200獨立控制器兼容的。在此基礎上它增加了很多新的功能，為了實現(xiàn)軟件兼容， SJA1000獨立的 CAN控制器有 2個不同的操作模式： 1 BasicCAN模式： 和 PCA82C200兼容。 BasicCAN模式是上電后默認的操作模式，因此用 PCA82C200開發(fā)的已有硬件和軟件，可以直接在 SJA1000上使用而不用作任何修改。 2 PeliCAN模式： 是新的操作模式。它能夠處理所有。而且它還提供一些增強功能，使SJA1000能應用于更寬的領域。 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的 CAN模式位來選擇，復位時默認模式是 Basic CAN模式。 SJA1000控制器結構 SJA1000控制器可以分為 CAN核心模塊、接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、驗收濾波器、接收 FIFO等五個功能模塊，SJA1000控制器結構圖如 圖 。由主控制器進行管理控制、將欲收發(fā)的信息（報文），轉換為 CAN規(guī)范的 CAN幀，通過 CAN收發(fā)器，在 CAN BUS上交換信息。 CAN BUS CAN 核心 模塊 發(fā)送 緩沖器 接口 管理 邏輯 接收FIFO 驗收 濾波器 主控制器 CAN收發(fā) 器 圖 SJA1000 控制器結構圖 CAN核心模塊： 根據(jù) CAN規(guī)范控制 CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個報文時， CAN核心模塊將串行位流轉換成用于的并行數(shù)據(jù)，發(fā)送一個報文時則相反。 接口管理邏輯： 用于連接外部主控制器。外部可以是微型控制器或任何其他器件， SJA1000通過復用的地址 /數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。 發(fā)送緩沖器： 用于存儲一