【文章內容簡介】 這六個場組成。遙控幀的RTR位是隱性位，而且遙控幀沒有數據域，所以DLC代碼沒有意義。 錯誤幀 如圖23所示，錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定組成，錯誤標志有6位，錯誤界定符是8個隱性位。錯誤標志有兩種形式：一種是主動錯誤標志，由6個顯性位組成；另一種是被動錯誤標志，由6個隱性位組成。每一個CAN節(jié)點的狀態(tài)只能是以下3中之一：主動錯誤狀態(tài)、被動錯誤狀態(tài)、總線關閉狀態(tài)。當節(jié)點處于主動錯誤狀態(tài)，檢測到錯誤就向總線發(fā)送主動錯誤標志；當節(jié)點處被動錯誤狀態(tài)，檢測到錯誤就向總線發(fā)送被動錯誤標志；當節(jié)點處于總線關閉狀態(tài)，不參與總線活動。 圖23 錯誤幀 過載幀 過載幀和主動錯誤幀在形式上式相同的，也是由6個顯性位的過載標志和8個隱性位的過載界定符組成。 幀間隔 對于非錯誤被動的節(jié)點幀間隔由間隔和總線空閑組成，對于錯誤被動的節(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個隱性位組成。在間歇期間，所有的節(jié)都不允許傳送數據幀和遙控幀，唯一可做的就時標識一個過載條件（2）總線空間 總線空間的時間是不確定的。只要總線被認為空閑，任何等待發(fā)送報文的節(jié)點就會訪問總線。（3）掛起傳送 掛起傳送時錯誤被動的節(jié)點發(fā)送報文后，在下一個報文開始傳送之前或確 認總線空間之前發(fā)出8個隱性位在間歇和總線空閑之間。 報文接收和仲裁接受節(jié)點通過報文濾波來判斷是否接受當前報文。設置屏蔽寄存器中的任何的標識符位為“不考慮”或“無關”，通過這種方式來實現報文濾波。當報文濾波后，節(jié)點接收當前報文，通過報文校檢來判斷報文是否有效。校檢報文有效時間點，對于發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點是不同的。發(fā)送節(jié)點：當知道幀的末位仍沒有出錯，此報文對于發(fā)送節(jié)點來說被判為有效。此過程中，一旦報文出錯，報文會根據優(yōu)先權自動重發(fā)，前提是必須總線回復空閑。接收節(jié)點：當直到ACK場最后1位仍沒有出錯，報文對于接收節(jié)點有效。在總線空閑時，最先開始發(fā)送信息的節(jié)點獲得發(fā)送權。當多個節(jié)點同時開始發(fā)送時，各給節(jié)點從仲裁場的第一位開始進行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平越多的節(jié)點優(yōu)先級越高，也即是仲裁場的標識符值越小的節(jié)點優(yōu)先級越高。具有相同的ID的數據幀在總線競爭時，由于數據幀的RTR位為顯性，遙控幀的RTR位為顯性，故數據幀具有優(yōu)先權，可繼續(xù)發(fā)送數據。同里具有相同ID的標準幀和擴展幀之間競爭總線優(yōu)先權時，標準幀具有更高的優(yōu)先權。 CAN的數據錯誤檢測 錯誤處理CAN協(xié)議中的錯誤種類共有五種，分別是位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤和應答錯誤，多種錯誤可以單獨發(fā)生也可以同時發(fā)生，當這些錯誤發(fā)生相應的狀態(tài)會有所變化。錯誤的種類、錯誤的內容、錯誤的檢測幀和檢測單元如表22所示。 表22 錯誤概況對于表中所示的錯誤有以下幾種例外情況：（a）位錯誤 發(fā)送節(jié)點在仲裁場輸出隱性電平，但檢測到顯性電平時，將被視為仲裁失利而不是錯誤。在仲裁場作為填充為輸出隱性電平，卻檢測到顯性電平時，將不視為位錯誤而視為填充錯誤。 發(fā)送節(jié)點在ACK場輸出隱性電平，但檢測到顯性電平時，將判斷為其它節(jié)點的ACK應答，不視為位錯誤。 節(jié)點輸出被動錯誤標志，卻檢測到顯性電平時，將視為錯誤結束條件，將等待建的連續(xù)的6個位條件，不視為位錯誤。（b）格式錯誤 接收節(jié)點即使檢測到報文的幀結束的最后1位是顯性電平，也不視為格式錯誤。接收節(jié)點即使檢測到報文的幀結束的最后1位是顯性電平，也不視為格式錯誤。接收節(jié)點即使檢測到控制場中的DLC中的碼值大于8，也不視為格式錯誤。 錯誤狀態(tài)種類 任何節(jié)點始終處于三種狀態(tài)之一，它們分別是主動錯誤狀態(tài)、被動錯誤狀態(tài)和總線關狀態(tài) 。表23所示的是節(jié)點的錯誤狀態(tài)和計數值之間的關系。以下對這三種錯誤狀態(tài)的功能做詳細的研究。 表23 錯誤狀態(tài)和計數值 主動錯誤狀態(tài)：處于主動錯誤狀態(tài)下的節(jié)點可以正常地參加總線活動。當節(jié)點檢測到錯誤時，向總線輸出帶有主動錯誤標志的錯誤幀。 被動錯誤狀態(tài)：處于被動錯誤狀態(tài)下的節(jié)點，雖能曹家總線活動，但不能積極及時地發(fā)出錯誤通知。處于被動錯誤狀態(tài)下的節(jié)點即使檢測到錯誤，而其它處于主動錯誤狀態(tài)下的節(jié)點沒有檢測到錯誤，整個總線也被認為是沒有錯誤的。處于被動錯誤狀態(tài)下的節(jié)點檢測到錯誤時，向總線輸出帶有主動錯誤標志的錯誤幀。另外，當節(jié)點發(fā)送完一條報文后，不能馬上發(fā)下一條報文，必須在兩條報文之間插入“延遲傳送”。 總線關閉狀態(tài)：節(jié)點不能參見任何總線活動，既不能接收報文也不能發(fā)送報文，在總線關閉狀態(tài)下信息的接收和發(fā)送均被禁止。 錯誤檢測規(guī)則 發(fā)送錯誤計數器的計數值和接收錯誤計數器的計數值在一定條件下會變動，通過發(fā)送錯誤計數器的計數值和接收錯誤計數器的技術值的變化來影響節(jié)點的錯誤狀態(tài)，表24是錯誤計數器的變動規(guī)則。 表24 錯誤計數器的變動規(guī)則 位時序由發(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，共四個段。它們用于每一位的定時、同步和采樣。 本章小結 ，有CAN的報文的發(fā)送，詳細介紹了保溫的一些基本概念。還有CAN報文的接收原理，還通過圖形分析了報文的仲裁過程。最后還分析了報文出錯處理與CAN節(jié)點的錯誤狀態(tài)分類。最后簡單說了CAN的位時序。通過本章，我對CAN協(xié)議進行了詳細的學習，了解了它的基本原理，對下面幾章基于CAN總線的系統(tǒng)設計做了必要的準備。 3電動車窗的硬件設計本章主要闡述電動車窗控制系統(tǒng)的硬件部分的設計，電動車窗控制系統(tǒng)是應用在轎車身控制系統(tǒng)中的一個智能子系統(tǒng)，系統(tǒng)中的各個節(jié)點通過CAN總線進行實時通信，圖31簡潔地表示了此系統(tǒng)結構。該系統(tǒng)包括主控制節(jié)點和四個車門控制節(jié)點。對于四個車窗控制節(jié)點來說，其硬件結構和軟件代碼完全一致，本課題只對左前車窗節(jié)點和主控制節(jié)點進行研究。圖31 車窗控制系統(tǒng)框圖 主控節(jié)點的硬件設計 主控節(jié)點主要由下面兩個模塊組成，包括對節(jié)點進行智能控制的微處理器模塊和完成車窗節(jié)點和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)點中最重要的部分。他對各個模塊中的數據進行處理來完成對模塊的控制。本課題中所使用的微控制器型號是STC89C58RD。STC89C58RD是宏晶科技公司推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的80C51單片機，12個時鐘為一個機器周期或6個時鐘為一個機器周期任選，最新版本內部集成了復位電路。有很多優(yōu)點：如其內部做了靜電保護處理，具有高抗靜電能力。內部電源供電系統(tǒng)經過特殊處理，具有很強的抗電源抖動能力。其工作的溫度范圍比較寬，在強烈的溫度變化下，也能穩(wěn)定的運行。STC89C58還具有超低功耗的優(yōu)點，在節(jié)能降耗已經成為汽車發(fā)展的大趨勢的背景下更具優(yōu)勢。STC89C58內部嵌有FLASH ROM，支持在系統(tǒng)編程，極大的方便程序的編寫和調試。此外STC89C58還具有高速、高安全性和低價格等特點。其引腳結構如圖33所示。 圖33 STC89C52的引腳結構圖 引腳功能：VCC：AT89C51電源正極輸入，接+5V電壓。GND：電源接地端。XTAL1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內部，它是一反相放大輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。它采用外部振蕩器，引腳應接地。XTAL2：接外部晶振真的一個引腳。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出和內部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩器信號的輸入。RST：STC89C52的復位信號輸入引腳，高電位工作。ALE/PROG：ALE是“ADDRESS LATCH ENABLE”的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時，ALE信號負跳變來觸發(fā)外部的8位鎖存器（如74LS373），將端口P0的地址總線（A0A7）鎖存進入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間，ALE引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的1/16，因此可以用來驅動其它外圍芯片的時鐘輸入。當問外部存儲器期間，將以1/12振蕩頻率輸出。EA/VPP：該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼（存于外部EPROM中）來執(zhí)行程序。此引腳接成高電平使程序運行時訪問內部程序存儲器，當程序指針PC值超過片內程序存儲器地址時，將自動轉向外部程序存儲器繼續(xù)運行。PSEN：此為“Program Store Enable”的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產生二次PSEN信號。在執(zhí)行片內程序存儲器指令時，不產生PSEN信號，在訪問外部數據時，亦不產生PSEN信號。P0：P0口（~）是一個8位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數據時，它是地址總線（低8位）和數據總線復用。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向I/O口用。P0口沒一個引腳可以推動8個LSTTL負載。P1：P1口（~）是具有內部提升電路的雙向I/O端口，其輸出可以推動4個LSTTL負載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。P3：P3口（~）也是具有內部提升電路的雙向I/O端口，他還提供包括串行通信、外部中斷控制、計時計數控制及外部隨機存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。在對Flash編程和程序校驗期間，P3還接收一些控制信號。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：計數器0外部事件計數輸入端。，T1：計數器1外部事件計數輸入端。，WR：外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效。，RD：外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效。 CAN模塊本課題中的車窗節(jié)點和主控節(jié)點等其它節(jié)點之間的通信信息是通過CAN總線來傳輸的，因此CAN模塊就成為了節(jié)點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，它的硬件結構主要由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下面將詳細研究SJA1000和PCA82C250這兩塊芯片。 SJA1000芯片SJA1000是一款專門為CAN總線設計的獨立CAN協(xié)議控制器，它由飛利浦公司生產。其引腳結構圖和各個引腳功能表分別如圖34和表31所示。SJA1000兼容Intel和Mo