【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 這六個(gè)場(chǎng)組成。遙控幀的RTR位是隱性位，而且遙控幀沒(méi)有數(shù)據(jù)域，所以DLC代碼沒(méi)有意義。 錯(cuò)誤幀 如圖23所示，錯(cuò)誤幀由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤界定組成，錯(cuò)誤標(biāo)志有6位，錯(cuò)誤界定符是8個(gè)隱性位。錯(cuò)誤標(biāo)志有兩種形式：一種是主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，由6個(gè)顯性位組成；另一種是被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，由6個(gè)隱性位組成。每一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)只能是以下3中之一：主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)、被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)、總線關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)，檢測(cè)到錯(cuò)誤就向總線發(fā)送主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志；當(dāng)節(jié)點(diǎn)處被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)，檢測(cè)到錯(cuò)誤就向總線發(fā)送被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志；當(dāng)節(jié)點(diǎn)處于總線關(guān)閉狀態(tài)，不參與總線活動(dòng)。 圖23 錯(cuò)誤幀 過(guò)載幀 過(guò)載幀和主動(dòng)錯(cuò)誤幀在形式上式相同的，也是由6個(gè)顯性位的過(guò)載標(biāo)志和8個(gè)隱性位的過(guò)載界定符組成。 幀間隔 對(duì)于非錯(cuò)誤被動(dòng)的節(jié)點(diǎn)幀間隔由間隔和總線空閑組成，對(duì)于錯(cuò)誤被動(dòng)的節(jié) 幀間隔由間歇、掛起傳送和總線空閑組成。（1）間歇 間歇由3個(gè)隱性位組成。在間歇期間，所有的節(jié)都不允許傳送數(shù)據(jù)幀和遙控幀，唯一可做的就時(shí)標(biāo)識(shí)一個(gè)過(guò)載條件（2）總線空間 總線空間的時(shí)間是不確定的。只要總線被認(rèn)為空閑，任何等待發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)就會(huì)訪問(wèn)總線。（3）掛起傳送 掛起傳送時(shí)錯(cuò)誤被動(dòng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文后，在下一個(gè)報(bào)文開(kāi)始傳送之前或確 認(rèn)總線空間之前發(fā)出8個(gè)隱性位在間歇和總線空閑之間。 報(bào)文接收和仲裁接受節(jié)點(diǎn)通過(guò)報(bào)文濾波來(lái)判斷是否接受當(dāng)前報(bào)文。設(shè)置屏蔽寄存器中的任何的標(biāo)識(shí)符位為“不考慮”或“無(wú)關(guān)”，通過(guò)這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)報(bào)文濾波。當(dāng)報(bào)文濾波后，節(jié)點(diǎn)接收當(dāng)前報(bào)文，通過(guò)報(bào)文校檢來(lái)判斷報(bào)文是否有效。校檢報(bào)文有效時(shí)間點(diǎn)，對(duì)于發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)是不同的。發(fā)送節(jié)點(diǎn)：當(dāng)知道幀的末位仍沒(méi)有出錯(cuò)，此報(bào)文對(duì)于發(fā)送節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)被判為有效。此過(guò)程中，一旦報(bào)文出錯(cuò)，報(bào)文會(huì)根據(jù)優(yōu)先權(quán)自動(dòng)重發(fā)，前提是必須總線回復(fù)空閑。接收節(jié)點(diǎn)：當(dāng)直到ACK場(chǎng)最后1位仍沒(méi)有出錯(cuò)，報(bào)文對(duì)于接收節(jié)點(diǎn)有效。在總線空閑時(shí)，最先開(kāi)始發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)獲得發(fā)送權(quán)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始發(fā)送時(shí)，各給節(jié)點(diǎn)從仲裁場(chǎng)的第一位開(kāi)始進(jìn)行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平越多的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)越高，也即是仲裁場(chǎng)的標(biāo)識(shí)符值越小的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級(jí)越高。具有相同的ID的數(shù)據(jù)幀在總線競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，由于數(shù)據(jù)幀的RTR位為顯性，遙控幀的RTR位為顯性，故數(shù)據(jù)幀具有優(yōu)先權(quán)，可繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。同里具有相同ID的標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀之間競(jìng)爭(zhēng)總線優(yōu)先權(quán)時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)幀具有更高的優(yōu)先權(quán)。 CAN的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè) 錯(cuò)誤處理CAN協(xié)議中的錯(cuò)誤種類共有五種，分別是位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤和應(yīng)答錯(cuò)誤，多種錯(cuò)誤可以單獨(dú)發(fā)生也可以同時(shí)發(fā)生，當(dāng)這些錯(cuò)誤發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)會(huì)有所變化。錯(cuò)誤的種類、錯(cuò)誤的內(nèi)容、錯(cuò)誤的檢測(cè)幀和檢測(cè)單元如表22所示。 表22 錯(cuò)誤概況對(duì)于表中所示的錯(cuò)誤有以下幾種例外情況：（a）位錯(cuò)誤 發(fā)送節(jié)點(diǎn)在仲裁場(chǎng)輸出隱性電平，但檢測(cè)到顯性電平時(shí)，將被視為仲裁失利而不是錯(cuò)誤。在仲裁場(chǎng)作為填充為輸出隱性電平，卻檢測(cè)到顯性電平時(shí)，將不視為位錯(cuò)誤而視為填充錯(cuò)誤。 發(fā)送節(jié)點(diǎn)在ACK場(chǎng)輸出隱性電平，但檢測(cè)到顯性電平時(shí)，將判斷為其它節(jié)點(diǎn)的ACK應(yīng)答，不視為位錯(cuò)誤。 節(jié)點(diǎn)輸出被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，卻檢測(cè)到顯性電平時(shí)，將視為錯(cuò)誤結(jié)束條件，將等待建的連續(xù)的6個(gè)位條件，不視為位錯(cuò)誤。（b）格式錯(cuò)誤 接收節(jié)點(diǎn)即使檢測(cè)到報(bào)文的幀結(jié)束的最后1位是顯性電平，也不視為格式錯(cuò)誤。接收節(jié)點(diǎn)即使檢測(cè)到報(bào)文的幀結(jié)束的最后1位是顯性電平，也不視為格式錯(cuò)誤。接收節(jié)點(diǎn)即使檢測(cè)到控制場(chǎng)中的DLC中的碼值大于8，也不視為格式錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤狀態(tài)種類 任何節(jié)點(diǎn)始終處于三種狀態(tài)之一，它們分別是主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)、被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)和總線關(guān)狀態(tài) 。表23所示的是節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值之間的關(guān)系。以下對(duì)這三種錯(cuò)誤狀態(tài)的功能做詳細(xì)的研究。 表23 錯(cuò)誤狀態(tài)和計(jì)數(shù)值 主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)：處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)可以正常地參加總線活動(dòng)。當(dāng)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，向總線輸出帶有主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的錯(cuò)誤幀。 被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)：處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)，雖能曹家總線活動(dòng)，但不能積極及時(shí)地發(fā)出錯(cuò)誤通知。處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)即使檢測(cè)到錯(cuò)誤，而其它處于主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)沒(méi)有檢測(cè)到錯(cuò)誤，整個(gè)總線也被認(rèn)為是沒(méi)有錯(cuò)誤的。處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)下的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，向總線輸出帶有主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的錯(cuò)誤幀。另外，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完一條報(bào)文后，不能馬上發(fā)下一條報(bào)文，必須在兩條報(bào)文之間插入“延遲傳送”。 總線關(guān)閉狀態(tài)：節(jié)點(diǎn)不能參見(jiàn)任何總線活動(dòng)，既不能接收?qǐng)?bào)文也不能發(fā)送報(bào)文，在總線關(guān)閉狀態(tài)下信息的接收和發(fā)送均被禁止。 錯(cuò)誤檢測(cè)規(guī)則 發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值在一定條件下會(huì)變動(dòng)，通過(guò)發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的技術(shù)值的變化來(lái)影響節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤狀態(tài)，表24是錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的變動(dòng)規(guī)則。 表24 錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的變動(dòng)規(guī)則 位時(shí)序由發(fā)送單元在非同步的情況下發(fā)送的每秒鐘的位數(shù)稱為位速率。1位可分為同步段、傳播段、相位緩沖段1和相位緩沖段2，共四個(gè)段。它們用于每一位的定時(shí)、同步和采樣。 本章小結(jié) ，有CAN的報(bào)文的發(fā)送，詳細(xì)介紹了保溫的一些基本概念。還有CAN報(bào)文的接收原理，還通過(guò)圖形分析了報(bào)文的仲裁過(guò)程。最后還分析了報(bào)文出錯(cuò)處理與CAN節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤狀態(tài)分類。最后簡(jiǎn)單說(shuō)了CAN的位時(shí)序。通過(guò)本章，我對(duì)CAN協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)，了解了它的基本原理，對(duì)下面幾章基于CAN總線的系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了必要的準(zhǔn)備。 3電動(dòng)車窗的硬件設(shè)計(jì)本章主要闡述電動(dòng)車窗控制系統(tǒng)的硬件部分的設(shè)計(jì)，電動(dòng)車窗控制系統(tǒng)是應(yīng)用在轎車身控制系統(tǒng)中的一個(gè)智能子系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)CAN總線進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，圖31簡(jiǎn)潔地表示了此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)包括主控制節(jié)點(diǎn)和四個(gè)車門控制節(jié)點(diǎn)。對(duì)于四個(gè)車窗控制節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其硬件結(jié)構(gòu)和軟件代碼完全一致，本課題只對(duì)左前車窗節(jié)點(diǎn)和主控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行研究。圖31 車窗控制系統(tǒng)框圖 主控節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì) 主控節(jié)點(diǎn)主要由下面兩個(gè)模塊組成，包括對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行智能控制的微處理器模塊和完成車窗節(jié)點(diǎn)和CAN總線連接的CAN模塊，其框圖如圖32所示。 圖32 主控節(jié)點(diǎn)框圖 微控制器介紹 微控制器也被稱為微處理器，是車窗節(jié)點(diǎn)中最重要的部分。他對(duì)各個(gè)模塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)完成對(duì)模塊的控制。本課題中所使用的微控制器型號(hào)是STC89C58RD。STC89C58RD是宏晶科技公司推出的新一代超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的80C51單片機(jī)，12個(gè)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期或6個(gè)時(shí)鐘為一個(gè)機(jī)器周期任選，最新版本內(nèi)部集成了復(fù)位電路。有很多優(yōu)點(diǎn)：如其內(nèi)部做了靜電保護(hù)處理，具有高抗靜電能力。內(nèi)部電源供電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊處理，具有很強(qiáng)的抗電源抖動(dòng)能力。其工作的溫度范圍比較寬，在強(qiáng)烈的溫度變化下，也能穩(wěn)定的運(yùn)行。STC89C58還具有超低功耗的優(yōu)點(diǎn)，在節(jié)能降耗已經(jīng)成為汽車發(fā)展的大趨勢(shì)的背景下更具優(yōu)勢(shì)。STC89C58內(nèi)部嵌有FLASH ROM，支持在系統(tǒng)編程，極大的方便程序的編寫(xiě)和調(diào)試。此外STC89C58還具有高速、高安全性和低價(jià)格等特點(diǎn)。其引腳結(jié)構(gòu)如圖33所示。 圖33 STC89C52的引腳結(jié)構(gòu)圖 引腳功能：VCC：AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。GND：電源接地端。XTAL1：接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。它采用外部振蕩器，引腳應(yīng)接地。XTAL2：接外部晶振真的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩器信號(hào)的輸入。RST：STC89C52的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作。ALE/PROG：ALE是“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫(xiě)，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)負(fù)跳變來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口P0的地址總線（A0A7）鎖存進(jìn)入鎖存器中。在非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其它外圍芯片的時(shí)鐘輸入。當(dāng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。EA/VPP：該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針PC值超過(guò)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。PSEN：此為“Program Store Enable”的縮寫(xiě)。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次PSEN信號(hào)。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令時(shí)，不產(chǎn)生PSEN信號(hào)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生PSEN信號(hào)。P0：P0口（~）是一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向I/O口用。P0口沒(méi)一個(gè)引腳可以推動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。P1：P1口（~）是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。P3：P3口（~）也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，他還提供包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。在?duì)Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P3還接收一些控制信號(hào)。其特殊功能引腳分配如下：，RXD：串行通信輸入。，TXD：串行通信輸出。，INT0：外部中斷0輸入，低電平有效。，INT1：外部中斷1輸入，低電平有效。，T0：計(jì)數(shù)器0外部事件計(jì)數(shù)輸入端。，T1：計(jì)數(shù)器1外部事件計(jì)數(shù)輸入端。，WR：外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通，低電平有效。，RD：外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效。 CAN模塊本課題中的車窗節(jié)點(diǎn)和主控節(jié)點(diǎn)等其它節(jié)點(diǎn)之間的通信信息是通過(guò)CAN總線來(lái)傳輸?shù)?，因此CAN模塊就成為了節(jié)點(diǎn)之間信息交互的窗口。CAN模塊是連接微控制器和CAN總線的通道，它的硬件結(jié)構(gòu)主要由CAN協(xié)議控制器和CAN收發(fā)控制器組成。課題中所采用的CAN協(xié)議控制器是SJA1000，CAN收發(fā)控制器是PCA82C下面將詳細(xì)研究SJA1000和PCA82C250這兩塊芯片。 SJA1000芯片SJA1000是一款專門為CAN總線設(shè)計(jì)的獨(dú)立CAN協(xié)議控制器，它由飛利浦公司生產(chǎn)。其引腳結(jié)構(gòu)圖和各個(gè)引腳功能表分別如圖34和表31所示。SJA1000兼容Intel和Mo