【文章內(nèi)容簡介】 所以 C 節(jié)點發(fā)現(xiàn)有沖突，而且自己標(biāo)識符的優(yōu)先級低，于是 C 節(jié)點退出仲裁。同樣的道理， 8 節(jié)點在發(fā) 送 I D. 5 后退出仲裁。 CAN 總線優(yōu)先級的仲裁與 Ether 有很大的不同。 Ether 采用的是 CSMA/CD 協(xié)議，即檢測到碰撞后，各節(jié)點均先退出發(fā)送，經(jīng)過各自隨即產(chǎn)生的時間延遲后再重新發(fā)送。而 CAN 總線這種按優(yōu)先級判別的方法，可以使優(yōu)先級高的消息先發(fā)送。因此，標(biāo)識符取值最小的節(jié)點能夠占據(jù)總線。需要注意的是，優(yōu)先級別取決于發(fā)送消息中的標(biāo)識符，而不是節(jié)點。 標(biāo)識符并不限定某一特定節(jié)點接收該信息，因為 CAN 網(wǎng)絡(luò)支持點對點、一點對多點接收及廣播幾種通訊方式。程幀發(fā)送請求位 (RTR)： CAN 總線上的接收節(jié)點可以 本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 6 請求總線上另一個節(jié)點發(fā)送信息，方法是向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出遠程幀用標(biāo)識符指出節(jié)點地址，并置 RTR 位為高。如果所尋址節(jié)點立即發(fā)送所請求的數(shù)據(jù)，則使用相同的標(biāo)識符，此時總線上不會產(chǎn)生沖突，因為數(shù)據(jù)幀的 RTR 位此時為低 (數(shù)據(jù)，顯性 )。 控制域：此域由 6 個位組成，包括 2 個保留位 (ID ，用于 CAN 協(xié)議擴展 )及 4 位數(shù)據(jù)長度碼，允許的數(shù)據(jù)長度值 0~8。 數(shù)據(jù)域：發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)長度代碼指示的長度發(fā)送。對于接收的數(shù)據(jù)同樣如此，第一個數(shù)據(jù)字節(jié)的最高有效位第一個被發(fā)送 /接收。 循環(huán)冗余校驗 (CRC)域： CRC 域由 CRC 序列位 (1 位 )及 CRC 連界符 (一個隱性 )組成。 CRC 范圍包括幀的起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域及 CRC 序列。 CRC 序列的最高有效位被首先發(fā)送 /接收，選用這種幀校驗式，是由于這種 CRC 碼對于少于 127 位的幀是最佳的。應(yīng)答域： 應(yīng)答域由發(fā)送方發(fā)出的兩位 (應(yīng)答空隙及應(yīng)答分界 )隱性組成，所有接收到正確的 CRC 序列的節(jié)點將在發(fā)送節(jié)點的應(yīng)答空隙上將發(fā)送方的這一隱性改寫為顯性。因此，發(fā)送節(jié)點將一直監(jiān)視總線信號以確保網(wǎng)絡(luò)中至少一個節(jié)點正確地 收到了所發(fā)信息。應(yīng)答分界位是應(yīng)答域中第二個隱性。由此可見，應(yīng)答空隙兩邊有兩個隱性， CRC 分界位及應(yīng)答分界位。 幀結(jié)束域：每一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀均由一串 7 個隱性的幀結(jié)束域結(jié)尾。這樣，接收節(jié)點可以正確檢測到一個幀的結(jié)束。 (2) 遠程幀 CAN 上的一個接收節(jié)點可以啟動數(shù)據(jù)傳輸，方法是向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)一個遠程幀，用標(biāo)識符尋址數(shù)據(jù)發(fā)送源節(jié)點，且置相應(yīng)幀的 RTR 位為高。遠程幀與數(shù)據(jù)幀有如下不同： RTR 位為高；數(shù)據(jù)長度代碼無效；無數(shù)據(jù)域。遠程幀由 6 個域組成：幀起始域、仲裁域、控制域、 CRC 域、應(yīng)答域、幀結(jié)束域 。 (3) 錯誤指示幀 錯誤指示幀由兩個不同的域組成：第一個域反映來自控制器的錯誤標(biāo)志，第二個域為錯誤分界符。 ① 錯誤標(biāo)志 有兩種形式的錯誤標(biāo)志：主動錯誤標(biāo)志，它由 6 個連續(xù)顯性組成 :被動錯誤標(biāo)志，它由 6 個連續(xù)隱性組成，它可由其它 CAN 控制器的顯性改寫。處于主動錯誤狀態(tài)的 CAN 節(jié)點檢測到錯誤后，將發(fā)出主動錯誤標(biāo)志，該錯誤標(biāo)志不滿足位填充 (插入 )規(guī)則，或者破壞 T 應(yīng)答域或幀結(jié)束域的固定格式。所有其它節(jié)點都將檢測到錯誤狀態(tài)，并發(fā)出該錯誤標(biāo)志。因此，這些從總線上監(jiān)測到的顯性串是各節(jié)點發(fā)出的不同錯誤 標(biāo)志的結(jié)果，這一位串的長度最小是 6 個，最長是 12 個。被動錯誤狀態(tài)的 CAN 控制器檢測到錯誤后發(fā)出被動錯誤標(biāo)志，并等待從被動錯誤標(biāo)志開始的相同極性的 6 個連續(xù)位。當(dāng)這 6 個相同位被檢測到后，被動錯誤標(biāo)志結(jié)束。 本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 7 ② 錯誤分界 錯誤分界符由 8 個隱性組成它與過載分界有相同的格式。當(dāng)錯誤標(biāo)志發(fā)生后，每一個 CAN 節(jié)點監(jiān)視總線，直至檢測到一個顯性的跳變。此時表示所有的 CAN 節(jié)點已經(jīng)完成了錯誤標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā)送 8 個隱性的分界符。之后網(wǎng)絡(luò)上的主動錯誤節(jié)點便可同時開始其它的發(fā)送。 如果在數(shù)據(jù)幀 或遠地幀的發(fā)送過程中，出現(xiàn)錯誤，則當(dāng)前的信息作廢，并重新啟動數(shù)據(jù)發(fā)送。 如果 CAN 節(jié)點發(fā)現(xiàn)錯誤指示幀出錯，則重發(fā)。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)錯誤指示幀錯誤時，則相應(yīng)的節(jié)點將變?yōu)楸粍渝e誤節(jié)點。 為正確地結(jié)束錯誤標(biāo)志，被動節(jié)點需要總線空閑至少三個位周期（如果在一個被動錯誤態(tài)接收控制器出現(xiàn)本地錯誤）。 (4) 超載幀 超載幀由兩個區(qū)域組成：超載標(biāo)志及超載分界符。下述兩種狀態(tài)將導(dǎo)致超載幀發(fā)送：接收方在接收一幀之前需要過多的時間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù) (接收未準(zhǔn)備好 )；在幀間空隙域檢測到顯性信號。 ① 超載幀發(fā)送條件 條件有兩個：在幀間空 隙域的第一個位周期 :在幀間空隙域中檢測到顯性信號一個位周期后，方可啟動超載幀的發(fā)送。 ② 超載標(biāo)志 超載標(biāo)志由 6 個隱性組成，其格式與錯誤標(biāo)志相同。 ③ 超載分界符 超載分界符由 8 個隱性組成：其格式與錯誤分界符相同。當(dāng)超載標(biāo)志發(fā)出后，每個節(jié)點監(jiān)視總線狀態(tài)，直至檢測到隱性的跳變。此時，所有的節(jié)點均已完成超載標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā) 8 個隱性串。幀間空隙數(shù)據(jù)幀及遠程與其前面一幀信息包之間的空隙是幀間空隙，它由幀間空隙域及總線空閑狀態(tài)組成。 (5) 幀間空隙 幀間空隙由三個隱性組成，在此期間， CAN 節(jié)點不進 行幀發(fā)送。幀間空隙是必要的，為的是使 CAN 控制器在下次信息傳遞前有時間進行內(nèi)部處理操作。 LIN 總線方案二： 1. LIN Bus 系統(tǒng)主要特性有： (1)單主機多從機組織（即沒有總線仲裁），配置靈活； (2)于普通 UART/SCI 接口的低成本硬件實現(xiàn)低成本軟件協(xié)議； (3)帶時間同步的多點廣播接收，從機節(jié)點無需石英或陶瓷諧振器，可以實現(xiàn)自同步； (4)保證信號傳輸?shù)难舆t時間。可選的報文幀長度： 4 和 8 字節(jié)； 本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 8 (5)數(shù)據(jù)校驗和的安全性和錯誤檢測，自動檢測網(wǎng)絡(luò) 中的故障節(jié)點； （ 6）使用最小成本的半導(dǎo)體組件（小型貼片，單芯片系統(tǒng)）。 （ 7） 速度高達 20kbit/s； LIN 網(wǎng)絡(luò)由一個主節(jié)點以及一個或多個從節(jié)點組成，媒體訪問由主節(jié)點控制 從節(jié)點中不必有仲裁或沖突管理?？梢员ＷC最差狀態(tài)下的信號傳輸延遲時間。 LIN 相對于 CAN 的成本節(jié)省主要是由于采用單線傳輸、硅片中硬件或軟件的低實現(xiàn)成本和無需在從節(jié)點中使用石英或陶瓷諧振器。 2. LIN 物理層 總線驅(qū)動 /接收器的定義遵循 ISO 9141 單線標(biāo)準(zhǔn)，并帶有一些增強性能。 總線為單線傳輸， 與 總線通過終端電阻由電池正極節(jié)點 (VBAT)提供。總線收發(fā)器采用增強型的 ISO 9141 實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。總線可以取兩個互補的邏輯值：主控值其電壓接近于接地端，代表邏輯值 0，退讓值其電壓與電池電壓接近，代表邏輯值 1。 總線采用上拉電阻作為終端，主節(jié)點的上拉電阻為 1kΩ，從節(jié)點的上拉電阻為 30kΩ 。電阻需串聯(lián)一個二極管以防止由于本地電源泄漏對總線產(chǎn)生的干擾。從節(jié)點的終端電容通常值為 CSlave= 220pF，主節(jié)點的電容要更高以使整個總線的電容小于從節(jié)點的值。 由于采用單 線媒質(zhì)傳輸，最大的傳輸波特率被限定在 20kbit/s 以內(nèi)。該值為從滿足信號同步而不產(chǎn)生沖突的最高值，到為滿足電磁兼容性要求而要達到的傳輸最低值之間的實驗中間值。最小的傳輸波特率為 1kbit/s這有助于避免在實際中產(chǎn)生超時沖突。 LIN 協(xié)議 通過 LIN 總線傳輸?shù)膶嶓w為幀。一個報文幀由幀頭以及回應(yīng)（數(shù)據(jù)）部分組成。在一個激活的 LIN 網(wǎng)絡(luò)中，通訊通常由主節(jié)點啟動，主節(jié)點任務(wù)發(fā)送包含有同步間隙的報文頭，同步字節(jié)以及報文標(biāo)志符 (ID)。一個從節(jié)點的任務(wù)通過接收并過濾標(biāo)志符被激活，并啟動回應(yīng)報文的傳送。 回應(yīng)中包含了 1到 8個字節(jié)的數(shù)據(jù)以及一個字節(jié)的校驗碼。 傳輸一幀所花費的總的時間是發(fā)送每個字節(jié)所用的時間，加上從節(jié)點的回應(yīng)間隙，再加上傳輸每個字節(jié)的間隙時間 (interbyte space)。字節(jié)間隙是指發(fā)送完前一個字節(jié)的停止位后到發(fā)送下一個字節(jié)的啟動位之間的時間。 LIN 協(xié)議的核心特性是使用進度表 (schedule table)。進度表有助于保證總線不出現(xiàn)過載的情況，他們同樣是保證信號定期傳輸?shù)暮诵慕M件。在一組 LIN 節(jié)點中只有主節(jié)點任務(wù)才可以啟動通訊保證了行為的確定性。主節(jié)點有責(zé)任保證與 操作模式相關(guān)的所有幀都必須分配了足夠長的傳輸時間。 LIN 信息是以報文的形式傳送的。報文傳輸是由報文幀的格式形成和控制的。報文幀由主機任務(wù)向從機任務(wù)傳送同步和標(biāo)識符信息，并將一個從機任務(wù)的信息傳送到所有其它從機任務(wù)。主機任務(wù)位于主機節(jié)點內(nèi)部，它負責(zé)報文的進度表、發(fā)送報文頭（ HEADER）。從機任務(wù)位于所有的（即主機和從機）節(jié)點中，其中一個（主機節(jié)點或從機節(jié)點）發(fā)送報文的響應(yīng)（ RESPONSE）。 幀內(nèi)部間隔（ interframe space）是從上一幀發(fā)送完畢后到下一幀啟動發(fā)送間的時 本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 9 間 間隔。幀由幀間間隔以及接下來的 4到 11 個字節(jié)域組成。 一個報文幀如圖 所示，是由一個主機節(jié)點發(fā)送的報文頭和一個主機或從機節(jié)點發(fā)送的響應(yīng)組成。報文幀的報文頭包括一個同步間隔場（ SYNCH BREAK FIELD）、一個同步場（ SYNCH FIELD）和一個標(biāo)識符場。報文幀的響應(yīng)（ RESPONSE）則由 3 個到 9 個字節(jié)場組成： 4 或 8 字節(jié)的數(shù)據(jù)場（ DATA FIELD）和一個校驗和場（ CHECKSUM FIELD）。字節(jié)場由字節(jié)間空間分隔，報文幀的報文頭和響應(yīng)是由一個幀內(nèi)響應(yīng)空間分隔。最小的字節(jié)間 空間和幀內(nèi)響應(yīng)空間是 0，這些空間的最大長度由報文幀的最大長度 TFRAME_MAX。 圖 LIN 報文幀 通過方案一和方案二比較可以得出結(jié)論， LIN 總線有一個主節(jié)點，其他是從節(jié)點。從節(jié)點不能主動向主節(jié)點傳輸信息，只有主節(jié)點需要從節(jié)點才能發(fā)送信息； CAN 總線沒有主從之分，總線上得節(jié)點都可以在總線空閑時互相通信，如果兩個節(jié)點同事發(fā)送信息，那么按報文優(yōu)先級來分，優(yōu)先級高的可以先發(fā)，優(yōu)先級低的后法，優(yōu)先級是由報文標(biāo)識符確定的。從速率上說， CAN 總線最高通信速率可達 1M 每秒， LIN 總線只有 20K 左右 ，所以選擇方案一。 單片機的選型方案一，選擇 AT89S52： 主要性能 ： 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 ； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ；1000 次擦寫周期 ； 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33MHz； 三級加密程序存儲器 ； 32 個可編程I/O 口線 ； 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 ； 八個中斷源 ； 全雙工 UART 串行通道 ； 低功耗空閑和掉電模式 ； 掉電后中斷可喚醒 ； 看門狗定時器 ； 雙數(shù)據(jù)指針 ； 掉電標(biāo)識符 ； 功能特性描述 ： AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8位 微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和 本科生畢業(yè)設(shè)計（ 論文） 10 引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位 定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2 級中斷結(jié) 構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 方案二 ,選擇 P87C591； P87C591 是一個單片 8位高性能微控制器，具有片內(nèi) CAN 控制器，從 80C51 微控制器家族派生而來。它采用了強大的 80C51 指令集并成功地包含了 PHILIPS 半導(dǎo)體SJA1000 CAN 控制器強大的 PeliCAN 功能。 全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復(fù)而不會丟失數(shù)據(jù)。改進的 1： 1內(nèi)部時鐘預(yù)分頻器在 12MHz外部時鐘速率時實現(xiàn) 500ns 指令周期。 微控制器以先進的 CMOS 工藝制造，并設(shè)計用于汽車和通用的工業(yè)應(yīng)用。除了80C51 的標(biāo)準(zhǔn)特性之外，器件還為這些應(yīng)用提供許多專用的硬件功能。 P87C591 組合了 P87C554(微控制器 )和 SJA1000(獨立的 CAN 控制器 )的功能，并具有下面的增強特性： （ 1） 增強的 CAN 接收中斷 （ 2） 擴展的驗收濾波器 （ 3） 驗收濾波器可 在運行 中改變 特性 （ 1） 16