1、1Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线第三讲第三讲 CAN现场总线现场总线（Controller Area Network）2Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1 1、综述、综述2 2、技术规范、技术规范3 3、报文传输和帧结构、报文传输和帧结构4 4、CANCAN通信中的几个问题通信中的几个问题5 5、典型、典型CANCAN总线器件及应用总线器件及应用6 6、CANCAN通信的控制与应用通信的控制与应用7 7、CANCAN应用层协议应用层协议8 8、CANCAN总线在汽车领域的应用总线在汽车领域的应用CANCA
2、N现场总线现场总线3Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1 综述综述应用领域及实例应用领域及实例4Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线实例5Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1. 综述综述应用领域及实例应用领域及实例p 低成本低成本 p 极高的总线利用率极高的总线利用率 p 很远的数据传输距离很远的数据传输距离(长达长达10Km) p 高速的数据传输速率（高达高速的数据传输速率（高达1Mbit/s） p 可根据报文的可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文决定接收或屏蔽该报文
3、p 可靠的错误处理和检错机制可靠的错误处理和检错机制 p 发送的信息遭到破坏后，可自动重发发送的信息遭到破坏后，可自动重发 p 节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能 p 报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息息、优先级信息广泛应用的技术原因广泛应用的技术原因6Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1. 综述综述发展历史发展历史CAN（Controller Area Network）是控制器局域网）是控制器局域网CAN是由德国是由德
4、国Bosch公司专门公司专门为汽车监测和控制而设计的为汽车监测和控制而设计的，逐步发展到，逐步发展到用于其它工业领域的现场控制。用于其它工业领域的现场控制。CAN已经成为国际标准已经成为国际标准化组织化组织ISO11898标准。标准。1991 Philip Semiconductors1991 Philip Semiconductors制定制定CANCAN技术规范技术规范CAN2.0A,CAN 2.0BCAN2.0A,CAN 2.0B。德国博世（德国博世（BOSCHBOSCH）公司是倡导者）公司是倡导者1986年在汽车工程协会年在汽车工程协会(SAE)(SAE)大会上提出大会上提出传输的报文根
5、据报文的内容识别传输的报文根据报文的内容识别汽车、机械、工业自动化，石油化工等汽车、机械、工业自动化，石油化工等针对汽车工业复杂的电子装置针对汽车工业复杂的电子装置1992年开始，年开始，Benz,Volvo,Saab,Volkswagen,BMW, Renault,Fiat等陆续在其车辆产品中使用等陆续在其车辆产品中使用CAN。7Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1983: Start of the Bosch internal project to develop an in-vehicle network1986: Official introd
6、uction of CAN protocol1987: First CAN controller chips from Inter and Philips Semiconductors1991: Boschs CAN specification 2.0 published1991: CAN Kingdom CAN-based higher-layer protocol introduced by Kvaser1992: CAN in Automation international users and manufacturers group established1992: CAN in Ap
7、plication Layer(CAL) protocol published by CiA1992: First cars from Mercedes-Benz used CAN network1993: ISO 11898 standard published1994: First international CAN Conference(iCC) organized by CiA1994: DeviceNet protocol introduction by Allen-Bradley1995: ISO 11898 amendment (extended frame format) pu
8、blished1995: CANopen protocol published by CiA2000: Development of the time-triggered communication protocol for AN(TTCAN)1. 综述综述发展历史发展历史8Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 多主工作方式多主工作方式，任一节点均可在任意时刻主动的向网络，任一节点均可在任意时刻主动的向网络上其他节点发送信息；上其他节点发送信息；p 节点信息分成不同的节点信息分成不同的优先级优先级，可满足不同实时性要求，可满足不同实时性要求，高优先级的
9、数据最快可在高优先级的数据最快可在134us内得到传输；内得到传输；p 采用采用非破坏性的总线仲裁技术非破坏性的总线仲裁技术，当多个节点同时向总线，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送；发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送；p 只需通过只需通过报文滤波报文滤波即可实现点对点、点对多点及广播等即可实现点对点、点对多点及广播等传输方式，无需专门的传输方式，无需专门的“调度调度”；p 节点数节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达主要取决于总线驱动电路，目前可达110个；个；1. 综述综述CAN总线性能特点总线性能特点9Beijing Institute of Tech
10、nologyCAN总线总线p 采用采用短帧短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的验错效果；验错效果；p 每帧信息都有每帧信息都有CRC校验校验及其他检错措施，保证了数据出错及其他检错措施，保证了数据出错率极低。率极低。p 直接通信距离最远可达直接通信距离最远可达10km/5kbps,10km/5kbps,通信速率最高可达通信速率最高可达1Mbps1Mbps/40m/40mp 报文报文标识符标识符可达可达20322032种种(CAN2.0A)(CAN2.0A)，而扩展标准，而扩展标准(CAN2.0B)(CAN2.0B)的报文标识符几乎不受限制。的
11、报文标识符几乎不受限制。p CAN CAN 的的通信介质通信介质：双绞线、同轴电缆、光纤。：双绞线、同轴电缆、光纤。p CANCAN节点在错误严重的情况下具有节点在错误严重的情况下具有自动关闭自动关闭输出功能，以输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。使总线上其他节点的操作不受影响。1. 综述综述CAN总线性能特点总线性能特点10Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 报文报文：当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一个：当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一个新报文。新报文。p 信息路由信息路由：在：在CAN系统中，一个系统中，一个CAN节点
12、不使用有关系节点不使用有关系统结构的任何信息统结构的任何信息(如站地址如站地址)。p 位速率位速率： CAN的数据传输率在不同的系统中是不同的，的数据传输率在不同的系统中是不同的，而在一个给定的系统中，此速度是唯一和固定的。而在一个给定的系统中，此速度是唯一和固定的。p 远程数据请求远程数据请求：通过发送一个远程帧，需要数据的节点可：通过发送一个远程帧，需要数据的节点可以请求另一个节点发送个相应的数据帧。以请求另一个节点发送个相应的数据帧。p 多主站多主站：当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，而：当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，而发送具有最高优先权报文的单元，赢得总线访问。发送具有
13、最高优先权报文的单元，赢得总线访问。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范基本概念基本概念11Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 仲裁仲裁：当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，若：当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，若同时有两个或更多的单元开始发送，总线访问冲突运用同时有两个或更多的单元开始发送，总线访问冲突运用逐位仲裁规则，借助标识符逐位仲裁规则，借助标识符ID解决。解决。p 安全性安全性：为获得尽可能高的数据传送安全性，在每个：为获得尽可能高的数据传送安全性，在每个CAN节点中均设有错误检测、标定和自检的强有力措施。节点中均设有错误检测
14、、标定和自检的强有力措施。p 出错标注和恢复时间出错标注和恢复时间：已损报文由检出错误的任何节点：已损报文由检出错误的任何节点进行标注。这样的报文将失效，并自动进行重发送。进行标注。这样的报文将失效，并自动进行重发送。p 故障界定故障界定：CAN节点有能力识别永久性故障和短暂扰动，节点有能力识别永久性故障和短暂扰动，可自动关闭故障节点。可自动关闭故障节点。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范基本概念基本概念检错措施：发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查。检错措施：发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查。如果不存在新的错误，自检出错误至下一个报文开始发送的恢复如果不存在新的错误
15、，自检出错误至下一个报文开始发送的恢复时间最多为时间最多为2929个位时间。个位时间。12Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 总线数值表示总线数值表示： 总线上具有两种互补逻辑数值：显性电总线上具有两种互补逻辑数值：显性电平或隐性电平。在显位与隐位同时发送期间，总线上数值平或隐性电平。在显位与隐位同时发送期间，总线上数值将是显位。将是显位。p 应答应答： 所有接收器均对接收报文的相容性进行检查，回所有接收器均对接收报文的相容性进行检查，回答一个相容报文，并标注一个不相容报文。答一个相容报文，并标注一个不相容报文。p 数据相容性数据相容性：在：在CAN
16、网络内，可以确保报文同时被所有节网络内，可以确保报文同时被所有节点或者没有节点接收。因此，系统的数据相容性是借助于点或者没有节点接收。因此，系统的数据相容性是借助于成组和出错处理达到的。成组和出错处理达到的。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范基本概念基本概念例：在总线的例：在总线的“线与线与”操作情况下，显位由逻辑操作情况下，显位由逻辑“0”0”表示，隐位表示，隐位由逻辑由逻辑“1”1”表示。表示。13Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 包括包括A和和B两部分，其中两部分，其中2.0A给出了给出了CAN报文标准格式，报文标准格式，2.0B给出了
17、标准的和扩展的两种格式。给出了标准的和扩展的两种格式。p 只采用只采用ISO/OSI模型的物理层和数据链路层。模型的物理层和数据链路层。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范14Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线2. CAN总线的技术规范总线的技术规范分层结构分层结构物理信令物理信令(PLS) 位编码位编码/解码解码 位定时位定时 同步同步物理媒体附件物理媒体附件(PMA) 驱动器驱动器/接收器特性接收器特性媒体接口媒体接口(MDI) 连接器连接器数数据据链链路路层层逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC) 接收过滤接收过滤 超载通告超载通告 恢复管理恢复
18、管理媒体访问控制媒体访问控制(MAC) 数据打包数据打包/拆包拆包 帧编码帧编码(填充，去填充填充，去填充) 媒体访问管理媒体访问管理 错误检测错误检测 出错标识出错标识 应答应答 串行串行-并行转换并行转换物物理理层层由由CAN控制器实现；控制器实现；采用采用CSMA/CD方式非破坏性总线仲裁技术；方式非破坏性总线仲裁技术；节点信息有高低优先级之分以满足不同的实节点信息有高低优先级之分以满足不同的实 时需要；时需要；可实现点对点、一点对多点以及全局广播等；可实现点对点、一点对多点以及全局广播等；采用短帧结构，每帧有效字节数为采用短帧结构，每帧有效字节数为0-8个；个；CRC校验域等检查措施保
19、证了极低的出错率；校验域等检查措施保证了极低的出错率；节点在严重错误时具有自动关闭总线的功能。节点在严重错误时具有自动关闭总线的功能。可采用共地的单线制、双线制、同轴电缆、可采用共地的单线制、双线制、同轴电缆、 双绞线、光缆等。双绞线、光缆等。节点数理论上不受限制，取决于物理层的承节点数理论上不受限制，取决于物理层的承 受能力，实际可达受能力，实际可达110个。个。当总线长当总线长40米时，最大通信速率为米时，最大通信速率为1Mbps， 当通信速率为当通信速率为5kbps时，距离可达时，距离可达10km。15Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线CAN2.
20、0A目标层目标层传送层传送层数据链路子层数据链路子层接收滤波接收滤波超载通知超载通知恢复管理恢复管理媒体访问控制子层媒体访问控制子层数据封装数据封装/拆装拆装帧编码（填充帧编码（填充/去填充）去填充）媒体访问管理媒体访问管理错误监测错误监测出错标定出错标定应答应答串行化串行化/解除串行化解除串行化物理层物理层位编码位编码/解码解码位定时位定时同步同步（驱动器（驱动器/接收器特性）接收器特性）2. CAN总线的技术规范总线的技术规范分层结构分层结构16Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 总线上具有两种互补逻辑数值：总线上具有两种互补逻辑数值：显性电平或
21、隐性电平显性电平或隐性电平。在显位与隐位。在显位与隐位同时发送期间，总线上数值将是显位。同时发送期间，总线上数值将是显位。l 在隐性状态下，在隐性状态下，Vcan-h和和Vcan-l被固定在平均电压电平，被固定在平均电压电平，Vdiff近近似为零。似为零。l 显性状态以大于最小阈值的差分电压表示。显性状态以大于最小阈值的差分电压表示。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范逻辑状态逻辑状态例：在总线的例：在总线的“线与线与”操作操作情况下，显位由逻辑情况下，显位由逻辑“0”0”表示，隐位由逻辑表示，隐位由逻辑“1”1”表示。表示。时间tVVdiffVdiffVCAN-HVCAN-L隐性位显性位
22、隐性位03.5V2.5V1.5V典型值 当总线电压差小于当总线电压差小于0.5V0.5V时，时，接收为隐位，隐位电压差的正接收为隐位，隐位电压差的正常值为常值为0V0V； 当电压差大于当电压差大于0.9V0.9V时，为显时，为显位，显位电压差的正常值为位，显位电压差的正常值为2.0V2.0V，合格的显位电压差的最，合格的显位电压差的最小值为小值为1.2V1.2V； 0.50.50.9V0.9V为变化的过渡区；为变化的过渡区； 共模电压为共模电压为-2+7 V-2+7 V。 17Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p 总线末端均接有以总线末端均接有以RL表
23、示的抑制反射表示的抑制反射的终端负载电阻，其阻值大约在的终端负载电阻，其阻值大约在120欧欧左右；左右；p 总线驱动可采用单线上拉、单线下拉总线驱动可采用单线上拉、单线下拉或双线驱动，接收采用差分比较器；或双线驱动，接收采用差分比较器；p 若所有节点的晶体管被关断，则总线若所有节点的晶体管被关断，则总线处于隐性状态，此时总线的平均电压处于隐性状态，此时总线的平均电压由具有高内阻的每个节点电压源产生；由具有高内阻的每个节点电压源产生；p 若成对晶体管至少有一对被接通，则若成对晶体管至少有一对被接通，则显性位被送至总线，产生流过终端电显性位被送至总线，产生流过终端电阻的电流，使总线的两条线产生电压
24、阻的电流，使总线的两条线产生电压差。差。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范电气连接电气连接18Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线2. CAN总线的技术规范总线的技术规范节点的电气参数节点的电气参数与总线断开的节点在隐性状态下的与总线断开的节点在隐性状态下的DCDC参数：参数：参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值总线输出电压总线输出电压VCANHV2.753.54.5负载负载60VCANLV0.51.52.25差分输出电压差分输出电压VdiffV1.52.03.0负载负载60差分输入电压差分输入电压Vdiff
25、V0.95.0负载负载60参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值总线输出电压总线输出电压VCANHV2.02.53.0无负载无负载VCANLV2.02.53.0总线差分输出电压总线差分输出电压VdiffmV-500050无负载无负载内部差分电阻内部差分电阻RdiffK10100无负载无负载内部电阻内部电阻Rink550差分输入电压差分输入电压VdiffV-1.03.0与总线断开的节点在显性状态下的与总线断开的节点在显性状态下的DCDC参数：参数：19Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线2. CAN总线的技术规范总线的
26、技术规范节点的电气参数节点的电气参数总线在隐性状态下的参数：总线在隐性状态下的参数：参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值总线共模电压总线共模电压VCANHV2.57.0VCANLV-2.02.5总线差分电压总线差分电压VdiffmV-120012总线在显性状态下的参数：总线在显性状态下的参数：参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值总线共模电压总线共模电压VCANHV3.57.0VCANLV-2.01.5总线差分电压总线差分电压VdiffmV-2.02.03.020Beijing Institute of Techno
27、logyCAN总线总线参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值 特征阻抗特征阻抗Z 108120132单位长度电阻单位长度电阻rm/m70传播时延传播时延ns/m5终端电阻终端电阻RL118120130参数参数符号符号单位单位数值数值条件条件最小值最小值典型值典型值最大值最大值总线长度总线长度Lm040位速率：位速率：1Mbps节点分支长度节点分支长度Lm00.3节点距离节点距离d m040双绞线（屏蔽或不屏蔽）电气参数双绞线（屏蔽或不屏蔽）电气参数总线拓朴结构参数总线拓朴结构参数2. CAN总线的技术规范总线的技术规范节点的电气参数节点的电气参数21Bei
28、jing Institute of TechnologyCAN总线总线pCAN总线上任意两个节点之间的最大传输距离与总线上任意两个节点之间的最大传输距离与其位速率有关：其位速率有关：位速率位速率/(Kbit/s) 1000500250125100502010 5最大距离最大距离/m4013027053062013003300670010000这里的最大通信距离是指在同一条总线上两个节点之间的距离CAN总线系统任意两个节点之间的最大距离2. CAN总线的技术规范总线的技术规范传输距离与传输速率传输距离与传输速率22Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线几种总
29、线可能的故障几种总线可能的故障23Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线总线故障的影响总线故障的影响总线故障描述网络状态规范性质一个节点从总线断开一个节点从总线断开其余节点继续通信其余节点继续通信推荐性推荐性一个节点丢失电源一个节点丢失电源其余节点以降低的信噪比继续通信其余节点以降低的信噪比继续通信推荐性推荐性一个节点丢失接地一个节点丢失接地其余节点以降低的信噪比继续通信其余节点以降低的信噪比继续通信推荐性推荐性任何接地屏蔽连接损坏任何接地屏蔽连接损坏所有节点继续通信所有节点继续通信推荐性推荐性开路和短路故障开路和短路故障1.CAN_L断开断开2.CAN_
30、H断开断开3.CAN_L与电源电压端接与电源电压端接4.CAN_H与地端接与地端接5.CAN_L与地端接与地端接6.CAN_H与电源电压端接与电源电压端接7.CAN_L线与线与CAN_H线端接线端接8.CAN_H和和.CAN_L在同一位置断开在同一位置断开9.丢失一个终端网络丢失一个终端网络所有节点以降低的信噪比继续通信所有节点以降低的信噪比继续通信推荐性推荐性在整个系统内停止工作在整个系统内停止工作可选性可选性含有终端电阻的子系统内的节点继含有终端电阻的子系统内的节点继续通信续通信可选性可选性所有节点以降低的信噪比继续通信所有节点以降低的信噪比继续通信可选性可选性24Beijing Inst
31、itute of TechnologyCAN总线总线p 发出报文的单元成为该报文的发出报文的单元成为该报文的发送器发送器。该单元在总线空闲。该单元在总线空闲或丢失仲裁前始终为发送器。如果一个单元不是报文发送或丢失仲裁前始终为发送器。如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元就是器，并且总线不处于空闲状态，则该单元就是接收器接收器。p 报文中的位流按照报文中的位流按照非归零码非归零码(NRZ)(NRZ)方法编码，即一个完整方法编码，即一个完整的位电平要么是显性，要么是隐性。的位电平要么是显性，要么是隐性。p 报文传送由报文传送由 4 4 种不同类型的帧表示和控制：种不同类型的帧
32、表示和控制：数据帧、远数据帧、远程帧、出错帧和超载帧程帧、出错帧和超载帧p 构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列序列均借助均借助位填充位填充规则进行编码。当发送器在发送的位流中检规则进行编码。当发送器在发送的位流中检测到测到5位连续的相同数值位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流时，将自动地在实际发送的位流中插入一个中插入一个补码位补码位。数据帧和远程帧的其余位场采用固定。数据帧和远程帧的其余位场采用固定格式，不进行填充。出错帧和超载帧同样是固定格式，也格式，不进行填充。出错帧和超载帧同样是固定格式，也不进行位填充。不进行位填充。
33、2. CAN总线的技术规范总线的技术规范报文的传送及帧结构报文的传送及帧结构未填充位流未填充位流 100000 xyz 011111xyz填充位流填充位流 1000001xyz 0111110 xyz 其中：其中：xyz0,125Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p CANCAN网的网的MACMAC层采用层采用CSMA/CDCSMA/CD的非破坏仲裁技术的非破坏仲裁技术。总线上当。总线上当显性位显性位(0)(0)与隐性位与隐性位(1)(1)进行线与时，隐性位被称为冲突，进行线与时，隐性位被称为冲突，在竞争中退出。非破坏性优先权逐位仲裁规则：在竞争中退出
34、。非破坏性优先权逐位仲裁规则：l 欲发帧的节点当总线在空闲时同时发送帧且同步于欲发帧的节点当总线在空闲时同时发送帧且同步于SOFSOF的上升沿；的上升沿；l 各帧的标识字段在总线同时相遇，借助总线使标识字段逐位各帧的标识字段在总线同时相遇，借助总线使标识字段逐位“线线与与”，根据其结果进行冲突仲裁；，根据其结果进行冲突仲裁；l 如果发送节点没有监测到冲突，则继续发送下一位；若监测到冲如果发送节点没有监测到冲突，则继续发送下一位；若监测到冲突，则立即中断，不再继续后面位的传送；突，则立即中断，不再继续后面位的传送；l 各标识字段逐位线与后，未监测到冲突的字节便获得优先发送权，各标识字段逐位线与后
35、，未监测到冲突的字节便获得优先发送权，可以发送数据帧后面的各字段；监测到冲突的节点，则不能发送可以发送数据帧后面的各字段；监测到冲突的节点，则不能发送后面的数据字段，而等待下一次发送。后面的数据字段，而等待下一次发送。2. CAN总线的技术规范总线的技术规范CSMA/CD非破坏仲裁非破坏仲裁A AB BC CCANbusCANbus26Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构p 数据帧数据帧：携带数据由发送器至接收器；：携带数据由发送器至接收器；p 远程帧远程帧：通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识：通过总线单元发送
36、，以请求发送具有相同标识符的数据帧；符的数据帧；p 出错帧出错帧：由检测出总线错误的任何单元发送；：由检测出总线错误的任何单元发送；p 超载帧超载帧：用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。：用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。p 帧间空间帧间空间：数据帧和远程帧通过帧间空间与当前帧分开。：数据帧和远程帧通过帧间空间与当前帧分开。27Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 数据帧：由数据帧：由7个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、制场、数据场、 C
37、RC场、应答场和帧结束。数据场长度场、应答场和帧结束。数据场长度可为可为0。起始标志起始标志目的地址目的地址数据长度数据长度数据数据n校验位校验位结束标志结束标志28Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 帧起始帧起始：由一个显性位构成，只有在总线处于空闲状态时，：由一个显性位构成，只有在总线处于空闲状态时，才允许站开始发送。所有站都必须同步于首先开始发送的才允许站开始发送。所有站都必须同步于首先开始发送的那个站的帧起始前沿。那个站的帧起始前沿。p 仲裁场仲裁场:仲裁场由标识符和远程发送请求位组成。标准帧
38、中仲裁场由标识符和远程发送请求位组成。标准帧中仲裁场为仲裁场为12位，扩展帧中为位，扩展帧中为32位。位。p 控制场控制场:6位，由位，由4位长度码和位长度码和2个保留位（必须为显性）组个保留位（必须为显性）组成，表示数据码长度；成，表示数据码长度；p 数据场数据场：由控制场确定字节数，可以为：由控制场确定字节数，可以为0-8个字节，每个字个字节，每个字节节8位，先发送最高有效位；位，先发送最高有效位；p CRC场场：16位，包括位，包括CRC校验位和校验位和1个个CRC界定符（隐性界定符（隐性位）；位）；p 应答场应答场：2位，包括应答间隙和应答界定符，位，包括应答间隙和应答界定符，2个隐性
39、位；个隐性位；p 帧结束帧结束：7个连续隐性位个连续隐性位29Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 仲裁场仲裁场(Arbitration Frame)：由标识符和远程请求发送位：由标识符和远程请求发送位(RTR)组成。组成。显位显位注：注：ID10-ID4，高，高7位不能全为隐位位不能全为隐位ID10-ID01111位标识符位标识符2048-16=2032为实际可用地址空间标准帧标准帧30Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p隐性位代表隐性位代表1，显性位代表，显
40、性位代表0。p在仲裁场的标识符中，若按在仲裁场的标识符中，若按0、1计算的数值越小，计算的数值越小，则优先级越高。因此，在整个网络中，每个节点则优先级越高。因此，在整个网络中，每个节点的优先级都是不同的（因为每个节点的节点号不的优先级都是不同的（因为每个节点的节点号不同）。同）。p按照以上原则，按照以上原则，优先级高的帧会自动屏蔽掉优先优先级高的帧会自动屏蔽掉优先级低的帧。级低的帧。3.报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧帧的优先级帧的优先级31Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 控制控制场场
41、：数据字节数目数据长度码DLC3DLC2DLC1DLC00dddd1dddr2ddrd3ddrr4drdd5drdr6drrd7drrr8rdddd:d:显性显性R:R:隐性隐性32Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 数据数据场场：由数据帧中被发送的数据组成，它可包括由数据帧中被发送的数据组成，它可包括08个字节，每个字节个字节，每个字节8位。首先发送的是最高有效位。位。首先发送的是最高有效位。p CRC场：场：包括包括CRC序列，后随序列，后随CRC界定符（隐位）界定符（隐位）。1347810141
42、5XXXXXXXCRC序列序列CRC场场CRC界定符界定符ACK场场33Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线1隐位隐位1隐位隐位7 隐位隐位1位位发送器发送器(11) -接收接收(01)- 3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构数据帧数据帧p 应答场应答场(ACK)p 帧结束：每个数据帧由帧结束：每个数据帧由7个隐位组成的标志序列界定个隐位组成的标志序列界定在应答场里，发送站发送两个在应答场里，发送站发送两个“隐性隐性”位，当接收器正确地接收到位，当接收器正确地接收到有效的报文，接收器就会在应答间隙期间向发送器发送有效的报文，接收器就会在应答间隙期间向发
43、送器发送“显性显性”的的位以示应答。位以示应答。34Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线ID28ID18ID28ID03. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构标准帧和扩展帧标准帧和扩展帧p 在在CAN2.0B存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标识符的长度，具有识符的长度，具有11位标识符的帧称为标准帧，而包括位标识符的帧称为标准帧，而包括29位标识符的帧称为扩展帧。位标识符的帧称为扩展帧。35Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构标准帧和扩展
44、帧标准帧和扩展帧SOFSRR11位标识符位标识符IDEr0DLC数据长度码数据长度码18位标识符位标识符RTRr1隐性位隐性位隐性位隐性位仲裁场仲裁场控制场控制场扩展帧扩展帧SOFRTR11位标识符位标识符显性位显性位IDE显性位显性位r0DLC数据长度码数据长度码数据码数据码仲裁场仲裁场控制场控制场数据场数据场标准帧标准帧显性位显性位远程帧远程帧隐性位隐性位RTR：Remote Transmission RequestIDE：标识符扩展位：标识符扩展位(Identifier Extension Bit)DLC：Data Length CodeSRR：替代远程请求位：替代远程请求位(Subst
45、itute Remote Request Bit)36Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构标准帧和扩展帧标准帧和扩展帧37Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始激活为数据接收器的站可以借助于传送一个远程帧初始化各自源节点数据的发送。远程帧由化各自源节点数据的发送。远程帧由6个不同分位场组个不同分位场组成：成： 帧起始、仲裁场、控制场、帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束场、应答场和帧结束帧间空间远程帧帧间空间帧起始仲裁
46、场控制场CRC场ACK场帧结束或超载帧特点：特点：1、不存在数据场、不存在数据场2、仲裁场中、仲裁场中RTR为隐位；为隐位； 3、控制场中、控制场中DLC对应数据场中的对应数据场中的DLC3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构远程帧远程帧38Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p出错帧由两个不同场组成，第一个由来自各帧的错误出错帧由两个不同场组成，第一个由来自各帧的错误标志叠加得到，后随的第二个场是出错界定符。标志叠加得到，后随的第二个场是出错界定符。数据帧数据帧出错帧出错帧错误标志错误标志错误标志叠加错误标志叠加错误界定符错误界定符帧间空间帧间空间或超
47、载帧或超载帧 错误标志有两种形式： 活动错误标志：由6个连续的显位组成 认可错误标志：由6个连续的隐位组成，除非被来自其他节点的显位冲掉重写。 出错界定符包括8个隐位 错误标志发送后，每个站都送出隐位，并监视总线，直到检测到隐位。 此后开始发送剩余的7个隐位。3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构出错帧出错帧39Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定符；超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定符；p导致发送超载标志的超载条件：导致发送超载标志的超载条件：l要求延迟下一个数据帧或远程帧的接收器的内部条件；要求延迟下一个数
48、据帧或远程帧的接收器的内部条件；l在间歇场检测到显位在间歇场检测到显位p超载标志由超载标志由6个显位组成，超载界定符由个显位组成，超载界定符由8个隐位个隐位组成。组成。帧结束或超载帧超载标志超载标志叠加超载界定符帧间空间或超载帧超载界定符错误界定符3. 报文传输和帧结构报文传输和帧结构超载帧超载帧40Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线p若存在连续若存在连续6个显位，则说明是出错帧或超载帧，对个显位，则说明是出错帧或超载帧，对于出错帧或超载帧的处理可以相同；于出错帧或超载帧的处理可以相同；p否则，为数据帧或远程帧。若在仲裁场的否则，为数据帧或远程帧。若在
49、仲裁场的RTR(SRR)位为显位，则为位为显位，则为标准格式标准格式数据帧；数据帧；p若若RTR(SRR)位为隐性，则可能是扩展格式或远程帧。位为隐性，则可能是扩展格式或远程帧。再检查随后的再检查随后的IDE(r1)位，若为显性则为标准格式远位，若为显性则为标准格式远程帧；程帧；p若若IDE(r1)位为隐性则为扩展格式帧，此时检查扩展位为隐性则为扩展格式帧，此时检查扩展格式的格式的RTR位位(即即18位标识符后的位标识符后的RTR位位)，若为显性，若为显性则为扩展格式的数据帧，否则为扩展格式的远程帧；则为扩展格式的数据帧，否则为扩展格式的远程帧；3.报文传输和帧结构报文传输和帧结构如何区别四种
50、帧和标准如何区别四种帧和标准/扩展帧扩展帧41Beijing Institute of TechnologyCAN总线总线SOFSRR11位标识符位标识符IDEr0DLC数据长度码数据长度码18位标识符位标识符RTRr1隐性位隐性位隐性位隐性位仲裁场仲裁场控制场控制场扩展帧扩展帧SOFRTR11位标识符位标识符显性位显性位IDE显性位显性位r0DLC数据长度码数据长度码数据码数据码仲裁场仲裁场控制场控制场数据场数据场标准帧标准帧显性位显性位远程帧远程帧隐性位隐性位SOF：Start of FrameRTR：Remote Transmission RequestIDE：识别符扩展位：识别符扩展位
