【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 所以 C 節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有沖突，而且自己標(biāo)識(shí)符的優(yōu)先級(jí)低，于是 C 節(jié)點(diǎn)退出仲裁。同樣的道理， 8 節(jié)點(diǎn)在發(fā) 送 I D. 5 后退出仲裁。 CAN 總線優(yōu)先級(jí)的仲裁與 Ether 有很大的不同。 Ether 采用的是 CSMA/CD 協(xié)議，即檢測(cè)到碰撞后，各節(jié)點(diǎn)均先退出發(fā)送，經(jīng)過(guò)各自隨即產(chǎn)生的時(shí)間延遲后再重新發(fā)送。而 CAN 總線這種按優(yōu)先級(jí)判別的方法，可以使優(yōu)先級(jí)高的消息先發(fā)送。因此，標(biāo)識(shí)符取值最小的節(jié)點(diǎn)能夠占據(jù)總線。需要注意的是，優(yōu)先級(jí)別取決于發(fā)送消息中的標(biāo)識(shí)符，而不是節(jié)點(diǎn)。 標(biāo)識(shí)符并不限定某一特定節(jié)點(diǎn)接收該信息，因?yàn)? CAN 網(wǎng)絡(luò)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)接收及廣播幾種通訊方式。程幀發(fā)送請(qǐng)求位 (RTR)： CAN 總線上的接收節(jié)點(diǎn)可以 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 6 請(qǐng)求總線上另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，方法是向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)出遠(yuǎn)程幀用標(biāo)識(shí)符指出節(jié)點(diǎn)地址，并置 RTR 位為高。如果所尋址節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，則使用相同的標(biāo)識(shí)符，此時(shí)總線上不會(huì)產(chǎn)生沖突，因?yàn)閿?shù)據(jù)幀的 RTR 位此時(shí)為低 (數(shù)據(jù)，顯性 )。 控制域：此域由 6 個(gè)位組成，包括 2 個(gè)保留位 (ID ，用于 CAN 協(xié)議擴(kuò)展 )及 4 位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，允許的數(shù)據(jù)長(zhǎng)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(zhǎng)度代碼指示的長(zhǎng)度發(fā)送。對(duì)于接收的數(shù)據(jù)同樣如此，第一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的最高有效位第一個(gè)被發(fā)送 /接收。 循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)域： CRC 域由 CRC 序列位 (1 位 )及 CRC 連界符 (一個(gè)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(yàn)式，是由于這種 CRC 碼對(duì)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(diǎn)將在發(fā)送節(jié)點(diǎn)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(diǎn)將一直監(jiān)視總線信號(hào)以確保網(wǎng)絡(luò)中至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)隱性。由此可見(jiàn)，應(yīng)答空隙兩邊有兩個(gè)隱性， CRC 分界位及應(yīng)答分界位。 幀結(jié)束域：每一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀均由一串 7 個(gè)隱性的幀結(jié)束域結(jié)尾。這樣，接收節(jié)點(diǎn)可以正確檢測(cè)到一個(gè)幀的結(jié)束。 (2) 遠(yuǎn)程幀 CAN 上的一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，方法是向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)一個(gè)遠(yuǎn)程幀，用標(biāo)識(shí)符尋址數(shù)據(jù)發(fā)送源節(jié)點(diǎn)，且置相應(yīng)幀的 RTR 位為高。遠(yuǎn)程幀與數(shù)據(jù)幀有如下不同： RTR 位為高；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼無(wú)效；無(wú)數(shù)據(jù)域。遠(yuǎn)程幀由 6 個(gè)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(cuò)誤指示幀 錯(cuò)誤指示幀由兩個(gè)不同的域組成：第一個(gè)域反映來(lái)自控制器的錯(cuò)誤標(biāo)志，第二個(gè)域?yàn)殄e(cuò)誤分界符。 ① 錯(cuò)誤標(biāo)志 有兩種形式的錯(cuò)誤標(biāo)志：主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，它由 6 個(gè)連續(xù)顯性組成 :被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，它由 6 個(gè)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(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的 CAN 節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到錯(cuò)誤后，將發(fā)出主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，該錯(cuò)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(diǎn)都將檢測(cè)到錯(cuò)誤狀態(tài)，并發(fā)出該錯(cuò)誤標(biāo)志。因此，這些從總線上監(jiān)測(cè)到的顯性串是各節(jié)點(diǎn)發(fā)出的不同錯(cuò)誤 標(biāo)志的結(jié)果，這一位串的長(zhǎng)度最小是 6 個(gè)，最長(zhǎng)是 12 個(gè)。被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的 CAN 控制器檢測(cè)到錯(cuò)誤后發(fā)出被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志，并等待從被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志開始的相同極性的 6 個(gè)連續(xù)位。當(dāng)這 6 個(gè)相同位被檢測(cè)到后，被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志結(jié)束。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 7 ② 錯(cuò)誤分界 錯(cuò)誤分界符由 8 個(gè)隱性組成它與過(guò)載分界有相同的格式。當(dāng)錯(cuò)誤標(biāo)志發(fā)生后，每一個(gè) CAN 節(jié)點(diǎn)監(jiān)視總線，直至檢測(cè)到一個(gè)顯性的跳變。此時(shí)表示所有的 CAN 節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完成了錯(cuò)誤標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā)送 8 個(gè)隱性的分界符。之后網(wǎng)絡(luò)上的主動(dòng)錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)便可同時(shí)開始其它的發(fā)送。 如果在數(shù)據(jù)幀 或遠(yuǎn)地幀的發(fā)送過(guò)程中，出現(xiàn)錯(cuò)誤，則當(dāng)前的信息作廢，并重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送。 如果 CAN 節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤指示幀出錯(cuò)，則重發(fā)。當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)錯(cuò)誤指示幀錯(cuò)誤時(shí)，則相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)將變?yōu)楸粍?dòng)錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)。 為正確地結(jié)束錯(cuò)誤標(biāo)志，被動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要總線空閑至少三個(gè)位周期（如果在一個(gè)被動(dòng)錯(cuò)誤態(tài)接收控制器出現(xiàn)本地錯(cuò)誤）。 (4) 超載幀 超載幀由兩個(gè)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(guò)多的時(shí)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(cè)到顯性信號(hào)。 ① 超載幀發(fā)送條件 條件有兩個(gè)：在幀間空 隙域的第一個(gè)位周期 :在幀間空隙域中檢測(cè)到顯性信號(hào)一個(gè)位周期后，方可啟動(dòng)超載幀的發(fā)送。 ② 超載標(biāo)志 超載標(biāo)志由 6 個(gè)隱性組成，其格式與錯(cuò)誤標(biāo)志相同。 ③ 超載分界符 超載分界符由 8 個(gè)隱性組成：其格式與錯(cuò)誤分界符相同。當(dāng)超載標(biāo)志發(fā)出后，每個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)視總線狀態(tài)，直至檢測(cè)到隱性的跳變。此時(shí)，所有的節(jié)點(diǎn)均已完成超載標(biāo)志的發(fā)送，并開始發(fā) 8 個(gè)隱性串。幀間空隙數(shù)據(jù)幀及遠(yuǎn)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(gè)隱性組成，在此期間， CAN 節(jié)點(diǎn)不進(jìn) 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(shí)間進(jìn)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(jī)多從機(jī)組織（即沒(méi)有總線仲裁），配置靈活； (2)于普通 UART/SCI 接口的低成本硬件實(shí)現(xiàn)低成本軟件協(xié)議； (3)帶時(shí)間同步的多點(diǎn)廣播接收，從機(jī)節(jié)點(diǎn)無(wú)需石英或陶瓷諧振器，可以實(shí)現(xiàn)自同步； (4)保證信號(hào)傳輸?shù)难舆t時(shí)間?？蛇x的報(bào)文幀長(zhǎng)度： 4 和 8 字節(jié)； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 8 (5)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和的安全性和錯(cuò)誤檢測(cè)，自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò) 中的故障節(jié)點(diǎn)； （ 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(dá) 20kbit/s； LIN 網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)組成，媒體訪問(wèn)由主節(jié)點(diǎn)控制 從節(jié)點(diǎn)中不必有仲裁或沖突管理?？梢员ＷC最差狀態(tài)下的信號(hào)傳輸延遲時(shí)間。 LIN 相對(duì)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(shí)現(xiàn)成本和無(wú)需在從節(jié)點(diǎn)中使用石英或陶瓷諧振器。 2. LIN 物理層 總線驅(qū)動(dòng) /接收器的定義遵循 ISO 9141 單線標(biāo)準(zhǔn)，并帶有一些增強(qiáng)性能。 總線為單線傳輸， 與 總線通過(guò)終端電阻由電池正極節(jié)點(diǎn) (VBAT)提供?？偩€收發(fā)器采用增強(qiáng)型的 ISO 9141 實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)?？偩€可以取兩個(gè)互補(bǔ)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(diǎn)的上拉電阻為 1kΩ，從節(jié)點(diǎn)的上拉電阻為 30kΩ 。電阻需串聯(lián)一個(gè)二極管以防止由于本地電源泄漏對(duì)總線產(chǎn)生的干擾。從節(jié)點(diǎn)的終端電容通常值為 CSlave= 220pF，主節(jié)點(diǎn)的電容要更高以使整個(gè)總線的電容小于從節(jié)點(diǎn)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(hào)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(dá)到的傳輸最低值之間的實(shí)驗(yàn)中間值。最小的傳輸波特率為 1kbit/s這有助于避免在實(shí)際中產(chǎn)生超時(shí)沖突。 LIN 協(xié)議 通過(guò) LIN 總線傳輸?shù)膶?shí)體為幀。一個(gè)報(bào)文幀由幀頭以及回應(yīng)（數(shù)據(jù)）部分組成。在一個(gè)激活的 LIN 網(wǎng)絡(luò)中，通訊通常由主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)，主節(jié)點(diǎn)任務(wù)發(fā)送包含有同步間隙的報(bào)文頭，同步字節(jié)以及報(bào)文標(biāo)志符 (ID)。一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的任務(wù)通過(guò)接收并過(guò)濾標(biāo)志符被激活，并啟動(dòng)回應(yīng)報(bào)文的傳送。 回應(yīng)中包含了 1到 8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)以及一個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼。 傳輸一幀所花費(fèi)的總的時(shí)間是發(fā)送每個(gè)字節(jié)所用的時(shí)間，加上從節(jié)點(diǎn)的回應(yīng)間隙，再加上傳輸每個(gè)字節(jié)的間隙時(shí)間 (interbyte space)。字節(jié)間隙是指發(fā)送完前一個(gè)字節(jié)的停止位后到發(fā)送下一個(gè)字節(jié)的啟動(dòng)位之間的時(shí)間。 LIN 協(xié)議的核心特性是使用進(jìn)度表 (schedule table)。進(jìn)度表有助于保證總線不出現(xiàn)過(guò)載的情況，他們同樣是保證信號(hào)定期傳輸?shù)暮诵慕M件。在一組 LIN 節(jié)點(diǎn)中只有主節(jié)點(diǎn)任務(wù)才可以啟動(dòng)通訊保證了行為的確定性。主節(jié)點(diǎn)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(zhǎng)的傳輸時(shí)間。 LIN 信息是以報(bào)文的形式傳送的。報(bào)文傳輸是由報(bào)文幀的格式形成和控制的。報(bào)文幀由主機(jī)任務(wù)向從機(jī)任務(wù)傳送同步和標(biāo)識(shí)符信息，并將一個(gè)從機(jī)任務(wù)的信息傳送到所有其它從機(jī)任務(wù)。主機(jī)任務(wù)位于主機(jī)節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，它負(fù)責(zé)報(bào)文的進(jìn)度表、發(fā)送報(bào)文頭（ HEADER）。從機(jī)任務(wù)位于所有的（即主機(jī)和從機(jī)）節(jié)點(diǎn)中，其中一個(gè)（主機(jī)節(jié)點(diǎn)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)）發(fā)送報(bào)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(dòng)發(fā)送間的時(shí) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 9 間 間隔。幀由幀間間隔以及接下來(lái)的 4到 11 個(gè)字節(jié)域組成。 一個(gè)報(bào)文幀如圖 所示，是由一個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的報(bào)文頭和一個(gè)主機(jī)或從機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的響應(yīng)組成。報(bào)文幀的報(bào)文頭包括一個(gè)同步間隔場(chǎng)（ SYNCH BREAK FIELD）、一個(gè)同步場(chǎng)（ SYNCH FIELD）和一個(gè)標(biāo)識(shí)符場(chǎng)。報(bào)文幀的響應(yīng)（ RESPONSE）則由 3 個(gè)到 9 個(gè)字節(jié)場(chǎng)組成： 4 或 8 字節(jié)的數(shù)據(jù)場(chǎng)（ DATA FIELD）和一個(gè)校驗(yàn)和場(chǎng)（ CHECKSUM FIELD）。字節(jié)場(chǎng)由字節(jié)間空間分隔，報(bào)文幀的報(bào)文頭和響應(yīng)是由一個(gè)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(zhǎng)度由報(bào)文幀的最大長(zhǎng)度 TFRAME_MAX。 圖 LIN 報(bào)文幀 通過(guò)方案一和方案二比較可以得出結(jié)論， LIN 總線有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，其他是從節(jié)點(diǎn)。從節(jié)點(diǎn)不能主動(dòng)向主節(jié)點(diǎn)傳輸信息，只有主節(jié)點(diǎn)需要從節(jié)點(diǎn)才能發(fā)送信息； CAN 總線沒(méi)有主從之分，總線上得節(jié)點(diǎn)都可以在總線空閑時(shí)互相通信，如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同事發(fā)送信息，那么按報(bào)文優(yōu)先級(jí)來(lái)分，優(yōu)先級(jí)高的可以先發(fā)，優(yōu)先級(jí)低的后法，優(yōu)先級(jí)是由報(bào)文標(biāo)識(shí)符確定的。從速率上說(shuō)， CAN 總線最高通信速率可達(dá) 1M 每秒， LIN 總線只有 20K 左右 ，所以選擇方案一。 單片機(jī)的選型方案一，選擇 AT89S52： 主要性能 ： 與 MCS51 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ；1000 次擦寫周期 ； 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33MHz； 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ； 32 個(gè)可編程I/O 口線 ； 三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； 八個(gè)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(shí)器 ； 雙數(shù)據(jù)指針 ； 掉電標(biāo)識(shí)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(chǔ)器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)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(jì)（ 論文） 10 引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)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(shí)器， 2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2 級(jí)中斷結(jié) 構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)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?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 方案二 ,選擇 P87C591； P87C591 是一個(gè)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(lái)。它采用了強(qiáng)大的 80C51 指令集并成功地包含了 PHILIPS 半導(dǎo)體SJA1000 CAN 控制器強(qiáng)大的 PeliCAN 功能。 全靜態(tài)內(nèi)核提供了擴(kuò)展的節(jié)電方式。振蕩器可停止和恢復(fù)而不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。改進(jìn)的 1： 1內(nèi)部時(shí)鐘預(yù)分頻器在 12MHz外部時(shí)鐘速率時(shí)實(shí)現(xiàn) 500ns 指令周期。 微控制器以先進(jìn)的 CMOS 工藝制造，并設(shè)計(jì)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(dú)立的 CAN 控制器 )的功能，并具有下面的增強(qiáng)特性： （ 1） 增強(qiáng)的 CAN 接收中斷 （ 2） 擴(kuò)展的驗(yàn)收濾波器 （ 3） 驗(yàn)收濾波器可 在運(yùn)行 中改變 特性 （ 1） 16