【文章內(nèi)容簡介】 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(jié)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(dǎo)致一個結(jié)果，這個結(jié)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。 圖 1016 錯誤幀的組成 ? 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?！板e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。 ? 錯誤界定符包括 8個“隱性”的位。 ? （ 4）過載幀 過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。過載幀包括兩個位場：過載標志和過載界定符（如圖 1017所示）。 ? 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： ? ①接收器的內(nèi)部情況（此接收器對于下一數(shù)據(jù)幀或遠程幀需要有一延時）； ? ②在間歇的第一和第二字節(jié)檢測到一個“顯性”位； ? ③如果 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(yīng)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(chǎn)生。 ? 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。 圖 1017 過載幀的組成 ? 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。 ? CAN應(yīng)用系統(tǒng) ? 寶來（ Bora）轎車在動力傳動系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中就裝用了兩套 CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中 CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)如圖1018所示。 接發(fā)電機 底盤網(wǎng)絡(luò) M M 儀表單元 M M M M M M M M M M M M 前門 單元 車身中央 控制單元 空調(diào) 單元 前座 單元 頂窗 單元 前座 單元 左前門 單元 M M M 后門 單元 后門 單元 后座 單元 M M 后窗 單元 M CAN M LIN 電機 加熱器 燈具 控制面板 圖例 ： 圖 1018 CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng) ? 圖 1018中粗線代表 CAN總線，它連接了傳動裝置控制中央單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元、空調(diào)單元以及儀表盤控制單元等等。較細線代表 LIN總線，由 LIN總線構(gòu)成的 LIN網(wǎng)絡(luò)作為 CAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設(shè)備。CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與動力傳動系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)橋相互通信。 ? LIN網(wǎng)絡(luò)（ Local Interconnect Network），由汽車廠商為汽車開發(fā)，作為 CAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，目標應(yīng)用在低端系統(tǒng)，不需要 CAN的性能、帶寬以及復(fù)雜性。 LIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)（最高 20K位 /秒），與 CAN相比具有更低的成本，且基于 UART接口，無需硬件協(xié)議控制器，使系統(tǒng)成本更低。 ? CAN總線器件及應(yīng)用 ? （ 1） SJA1000 CAN控制器 SJA1000是一個獨立的 CAN控制器， 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(chǔ)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BasicCAN模式和 PeliCAN模式。 ? 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。 ? PeliCAN模式：新的操作模式，它能夠處理所有 規(guī)范的幀類型。而且它還提供一些增強功能，使 SJA1000能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。 ? 工作模式通過時鐘分頻寄存器中的 CAN模式位來選擇，復(fù)位時默認模式是 BasicCAN模式。 ? 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(jié)構(gòu)圖如圖 1019所示。由主控制器進行管理控制、將欲收發(fā)的信息（報文），轉(zhuǎn)換為 CAN規(guī)范的 CAN幀，通過 CAN收發(fā)器，在 CAN BUS上交換信息。 ? （ 2） PCA82C250 CAN 收發(fā)器 PCA82C250是 CAN協(xié)議控制器和物理總線的接口。此器件對總線提供差動發(fā)送能力，對 CAN控制器提供差動接收能力。又稱為總線驅(qū)動器。主要特性有：完全符合 ISO11898標準；高速率（最高達1Mbps）；具有抗汽車環(huán)境中的瞬間干擾，保護總線能力；斜率控制，降低射頻干擾（ RFI）；差分接收器，抗寬范圍的共模干擾，抗電磁干擾（ EMI）；熱保護；防止電池和地之間的發(fā)生短路；低電流待機模式；未上電的節(jié)點對總線無影響；可連接 110個節(jié)點。 圖 1019 SJA1000 控制器結(jié)構(gòu)圖 ? （ 3） SJA1000和 PCA82C250的基本應(yīng)用 SJA1000和PCA82C250收發(fā)器的典型應(yīng)用如圖 1020所示。 CAN控制器通過串行數(shù)據(jù)輸出線（ TX）和串行數(shù)據(jù)輸入線（ RX）連接到 PCA82C250收發(fā)器。 圖 1020 CAN 收發(fā)器的應(yīng)用 ? 收發(fā)器通過有差動發(fā)送和接收功能的兩個總線終端 CANH和 CANL連接到總線電纜，輸入 Rs用于模式控制，參考電壓輸出 VREF的輸出電壓是額定 VCC的 ，其中收發(fā)器的額定電源電壓是 5V。 ? CAN協(xié)議控制器輸出一個串行的發(fā)送數(shù)據(jù)流到收發(fā)器的TxD引腳，內(nèi)部的上拉功能將 TxD輸入設(shè)置成邏輯高電平，也就是說總線輸出驅(qū)動器默認是被動的，在隱性狀態(tài)中，CANH和 CANL輸入通過典型內(nèi)部阻抗是 17kΩ的接收器輸入網(wǎng)絡(luò)，偏置到 ，另外如果 TxD是邏輯低電平，總線的輸出級將被激活，在總線電纜上產(chǎn)生一個顯性的信號電平，輸出驅(qū)動器由一個源輸出級和一個下拉輸出級組成， CANH連接到源輸出級， CANL連接到下拉輸出級，在顯性狀態(tài)中 CAN_H的額定電壓是 ， CANL是。 ? 如果沒有一個總線節(jié)點傳輸一個顯性位，總線處于隱性狀態(tài)，即網(wǎng)絡(luò)中所有 TxD輸入是邏輯高電平。另外如果一個或更多的總線節(jié)點傳輸一個顯性位，即至少一個 TxD輸入是邏輯低電平，則總線從隱性狀態(tài)進入顯性狀態(tài)（線與功能）。 ? 接收器的比較器將差動的總線信號轉(zhuǎn)換成邏輯信號電平，并在 RxD輸出，接收到的串行數(shù)據(jù)流傳送到總線協(xié)議控制器譯碼。接收器的比較器總是活動的，也就是說當總線節(jié)點傳輸一個報文時，它同時也監(jiān)控總線，這就要求有諸如安全性和支持非破壞性逐位競爭等 CAN策略，一些控制器提供一個模擬的接收接口。 ? （ RX0， RX1） RX0一般需要連接到 RxD輸出 RX1需要偏置到一個相應(yīng)的電壓電平，這可以通過 VREF輸出或一個電阻電壓分配器實現(xiàn)。 ? 2. CAN BUS節(jié)點設(shè)計舉例 ? （ 1）網(wǎng)絡(luò)拓樸 CANbus采用總線網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，在一個網(wǎng)絡(luò)上至少需要有 2個 CANbus 節(jié)點存在。在總線的 2個終端，各需要安裝 1個 120?的終端電阻；如果節(jié)點數(shù)目大于 2個，中間節(jié)點就不要求安裝 120?終端電阻，網(wǎng)絡(luò)拓樸示意圖如圖 1021所示。 終端電 阻 CANbus 節(jié)點 1 CANH CANL 節(jié)點 2 CANH CANL 節(jié)點 3 CANH CANL 節(jié)點 4 CANH CANL 圖 1021 網(wǎng)絡(luò)拓樸示意圖 ? 雖然每一個節(jié)點根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)有各自控制功能，但完成 CANbus信息交換的功能是相同的。 CAN bus節(jié)點一般由微處理器、 CAN控制器、 CAN收發(fā)器三部分組成，CAN bus節(jié)點示意圖如圖 1022所示。 圖 1022 CAN 總線節(jié)點示意圖 ? （ 2）硬件設(shè)計 如圖 1023所示為 CAN 總線系統(tǒng)節(jié)點硬件電路原理圖。從圖中可以看出，電路主要由三部分所構(gòu)成，單片機 89C5獨立 CAN通信控制器 SJA1000、 CAN總線收發(fā)器 82C單片機 89C51負責 SJA1000的初始化，通過控制 SJA1000實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通信任務(wù)。 ? SJA1000的 AD0AD7連接到 89C51的 P0口， /CS連接到89C51的 ， 0的 CPU片外存貯器地址可選中SJA1000， CPU通過這些地址可對 SJA1000執(zhí)行相應(yīng)的讀寫操作， SJA1000的 /RD、 /WR、 ALE分別與 89C51的對應(yīng)引腳相連， /INT接 89C51的 0INT， 80C51也可通過中斷方式訪問 SJA1000。 SJA1000的 CLKOUT信號作為 89C51的時鐘源，復(fù)位信號由外部復(fù)位電路產(chǎn)生。 圖 1023 CAN 總線系統(tǒng)節(jié)點硬件電路原理圖 ? ① 電源。 SJA1000有三對電源引腳，用于 CAN控制器內(nèi)部不同的數(shù)字和模擬模塊。 ? VDD1/VSS1：內(nèi)部邏輯（數(shù)字）； VDD2/VSS2：輸入比較器（模擬）； VDD3/VSS3：輸出驅(qū)動器（模擬）。為了有更好的 EME性能電源應(yīng)該分隔開來，例如為了抑制比較器的噪聲， VDD2可以用一個 RC濾波器來抑制噪聲。 ? ②復(fù)位。為了使 SJA1000正確復(fù)位， CAN控制器的 XTAL1管腳必須連接一個穩(wěn)定的振蕩器時鐘，引腳 17的外部復(fù)位信號要同步并被內(nèi)部延長到 15個 tXTAL。這保證了SJA1000所有寄存器能夠正確復(fù)位。要注意的是必須要考慮上電后的振蕩器的起振時間。 ? ③振蕩器和時鐘方案。 SJA1000能用片內(nèi)振蕩器或片外時鐘源工作。另外 CLKOUT管腳可被使能，向主控制器輸出時鐘頻率。如果不需要 CLKOUT信號，可以通過置位時鐘分頻寄存器（ ClockOff=1）關(guān)斷。 CLKOUT信號的頻率可以通過時鐘分頻寄存器改變： fCLKOUT=fXTAL時鐘分頻因子（ 1 14）。上電或硬件復(fù)位后時，鐘分頻因子的默認值由所選的接口模式（引腳 11）決定。如果使用 16MHz的晶振， Intel模式下 CLKOUT的頻率是 8MHz， Motorola模式中復(fù)位后的時鐘分頻因子是 12，這種情況 CLKOUT會產(chǎn)生 。 ? ④ 睡眠和喚醒。置位命令寄存器的進入睡眠位（ BasicCAN模式）或模式寄存器（ PeliCAN模式）的睡眠模式位后，如果沒有總線活動和中斷等待， SJA1000就會進入睡眠模式，振蕩器在 15個 CAN位時間內(nèi)保持運行狀態(tài)。此時，微型控制器用 CLKOUT頻率來計時，進入自己的低功耗模式，如果出現(xiàn)三個喚醒條件之中的一個，振蕩器會再次啟動并產(chǎn)生一個喚醒中斷，振蕩器穩(wěn)定后，CLKOUT頻率被激活。 ? ⑤ CPU接口。 SJA1000支持直接連接到單片機 89C51,通過 SJA1000的 MODE引腳可選擇接口模式： Intel模式：MODE=高； Motorola模式： MODE=低。 ? （ 3）通信軟件設(shè)計 CAN 總線節(jié)點的通信軟件設(shè)計主