CAN总线主要内容和CAN技术规范

1、CAN总线主要内容和CAN技术规范 第4章 CAN总线 CAN总线主要内容和CAN技术规范 主要内容主要内容 4.1 CAN技术规范 4.2 CAN通信控制器SJA1000 4.3 CAN BUS器件 4.4 CAN应用节点设计 CAN总线主要内容和CAN技术规范 CANCAN的发展概况的发展概况 现代社会对汽车的要求不断提高，这些要求包括：极高的 主动安全性和被动安全性；乘坐的舒适性；驾驶与使用的 便捷和人性化；尤其是低排放和低油耗的要求等。 在汽车设计中运用微处理器及其电控技术是满足这些要求 的最好方法，而且已经得到了广泛的运用。目前这些系统 有：ABS（防抱系统）、EBDEBD（制动力分

2、配系统）（制动力分配系统）、EMS （发动机管理系统）、多功能数字化仪表、主动悬架、导 航系统、电子防盗系统、自动空调和自动CD 机等。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 这些系统由多个电控单元相互连接而成，可分为控制器、 传感器、执行器等。同时各个系统之间也互相连接，进行 着越来越多的数据交换。这样就需要使用大量的线束和插 接器来实现互连，进行它们之间的数据交换。随着汽车电 子技术的不断发展，这种需求的增长是惊人的（如图）。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 由于线束和插接器的数量不断增加，整车电子系统的复杂 程度愈来愈高，其可靠性将难以保证，故障率会提高，维 修会更加困难。 为了满足汽

3、车内部信息交换量急剧增加的要求，有必要使 用一种实现多路传输方式的车载网络系统。这种网络系统 采用串行总线结构，通过总线信道共享，减少线束的数量。 车载网络除了要求采用总线拓扑结构方式外，必须具有极 好的抗干扰能力；极强的差错检测和处理能力；满足信息 传输实时性要求；同时具备故障的诊断和处理能力等。另 外考虑到成本因素，要求其控制接口结构简单，易于配置。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 20世纪80年代，Bosch的工程人员开始研究用于汽车的串 行总线系统，因为当时还没有一个网络协议能完全满足汽 车工程的要求。参加研究的还有Mercedes-Benz公司、 Intel公司，还有德国两所大学

4、的教授。 1986年， Bosch在SAE（汽车工程人员协会）大会上提出 了CAN 1987年，INTEL就推出了第一片CAN控制芯片82526； 随后Philips半导体推出了82C200。 1993年，CAN的国际标准ISO11898公布 从此CAN 协议被广泛的用于各类自动化控制领域。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 1994年美国汽车工程师协会以CAN为基础制定了 SAEJ1939标准，用于卡车和巴士控制和通信网络。 到今天，几乎每一辆欧洲生产的轿车上都有CAN；高级客 车上有两套CAN，通过网关互联；1999年一年就有近6千 万个CAN控制器投入使用；2000年销售1亿多CAN的

5、芯片； 2001年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个 。 但是轿车上基于CAN的控制网络至今仍是各大公司自成系 统，没有一个统一标准。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNet （适合于工厂底层自动化） 和 CANopen（适合于机械控 制的嵌入式应用）。 任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA） 获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费 的开发DeviceNet产品的授权。 DviceNet自2002年被确立为中国国家标准以来，已在冶 金、电力、水处理、乳品饮料、烟草、水泥、石化、矿山 等各个行

6、业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到 广泛认同。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 CANCAN的技术特点的技术特点 CANCAN总线是一种串行数据通信协议，总线是一种串行数据通信协议，其其通信接口中集成通信接口中集成 了了CANCAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数 据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、 优先级判别等项工作。优先级判别等项工作。 CANCAN总线特点具体如下：总线特点具体如下： （1 1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在）可以多主方式

7、工作，网络上任意一个节点均可以在 任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主 从，通信方式灵活。从，通信方式灵活。 （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满可以满 足不同的实时要求。足不同的实时要求。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 （3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同 时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发 送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。送，而

8、优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。 （4 4）通过报文滤波，可以点对点、一点对多点（成组）通过报文滤波，可以点对点、一点对多点（成组） 及全局广播几种方式传送接收数据。及全局广播几种方式传送接收数据。 （5 5）直接通信距离最远可达）直接通信距离最远可达10km10km（速率（速率5Kbps5Kbps以下）。以下）。 （6）通信速率最高可达）通信速率最高可达1Mbit/s（此时距离最长（此时距离最长40m）。）。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 （7 7）节点数实际可达）节点数实际可达110110个。个。 （8 8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为）采用短帧结构，每一帧的有效字节数

9、为8 8个。个。 （9 9）每帧信息都有）每帧信息都有CRCCRC校验及其他检错措施，数据出错率校验及其他检错措施，数据出错率 极低。极低。 （1010）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一 般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。 （1111）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功）节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功 能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受 影响。影响。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 一个典型的工程实例一个典型的

10、工程实例 一汽一汽- -大众汽车有限公司大众汽车有限公司20012001年年1212月上市的宝来月上市的宝来 （BoraBora）轿车，在动力传动系统和舒适系统中就装用）轿车，在动力传动系统和舒适系统中就装用 了两套了两套CANCAN数据传输系统，其中数据传输系统，其中CANCAN数据传输舒适系统数据传输舒适系统 如图所示。如图所示。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 接发电接发电 机机 底盘网底盘网 络络 仪表单元仪表单元 M M M M M M M MM M M M M M M M M M M M M M M M 前门前门 单元单元 车身中央车身中央 控制单元控制单元 空调空调 单元单元

11、 前座前座 单元单元 顶窗顶窗 单元单元 前座前座 单元单元 左前门左前门 单元单元 M M M M M M 后门后门 单元单元 后门后门 单元单元 后座后座 单元单元 M M M M 后窗后窗 单元单元 M M MM M CANCAN M LINLIN 电机电机加热器加热器 灯具灯具控制面板控制面板 图例图例： CANCAN数据传输舒适系统数据传输舒适系统CANZONGXIANCANZONGXIAN CAN总线主要内容和CAN技术规范 CAN CAN总线连接了传动装置控制中央单元、灯控单元、门控总线连接了传动装置控制中央单元、灯控单元、门控 单元、座椅控制单元、空调单元以及仪表盘控制单元等等

12、。单元、座椅控制单元、空调单元以及仪表盘控制单元等等。 由由LINLIN总线构成的总线构成的LINLIN网络作为网络作为CANCAN网络的辅助网络，连接网络的辅助网络，连接 了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备了车窗控制单元、雨刷控制单元、天窗控制单元等低速设备 LIN LIN网络（网络（Local Interconnect NetworkLocal Interconnect Network），由汽车厂），由汽车厂 商为汽车开发，作为商为汽车开发，作为CANCAN网络的辅助网络，目标应用在低端系网络的辅助网络，目标应用在低端系 统，不需要统，不需要CANCAN的性能、带宽以及复

13、杂性。的性能、带宽以及复杂性。 LINLIN的工作方式是一主多从，单线双向低速传送数据（最的工作方式是一主多从，单线双向低速传送数据（最 高高20K20K位位/ /秒），与秒），与CANCAN相比具有更低的成本，且基于相比具有更低的成本，且基于UARTUART接口，接口， 无需硬件协议控制器，使系统成本更低。无需硬件协议控制器，使系统成本更低。 CANCAN数据传输舒适系统网络与动力传动系统网络通过网桥数据传输舒适系统网络与动力传动系统网络通过网桥 相互通信。相互通信。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1 CAN的技术规范的技术规范 CANCAN为串行通讯协议，能有效地支持具有很高安全

14、等级的为串行通讯协议，能有效地支持具有很高安全等级的 分布实时控制。分布实时控制。CANCAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位的应用范围很广，从高速的网络到低价位 的多路接线都可以使用的多路接线都可以使用CANCAN。 制定技术规范的目的是为了在任何两个制定技术规范的目的是为了在任何两个CANCAN仪器之间建立仪器之间建立 兼容性。兼容性。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1.1CAN的基本概念的基本概念 1 1报文报文 总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度有限制。有限制。 当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。当总线

15、空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。 2 2信息路由信息路由 在在CANCAN系统里，系统里，CANCAN的节点不使用任何关于系统配置的报文的节点不使用任何关于系统配置的报文 （比如，节点地址）。报文的内容由识别符命名。识别符不指（比如，节点地址）。报文的内容由识别符命名。识别符不指 出报文的目的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节出报文的目的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节 点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应。点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应。 3 3位速率位速率 不同的系统，不同的系统，CANCAN的速度不同。在一个给定的系统里，位速的速度不同

16、。在一个给定的系统里，位速 率是唯一的，并且是固定的。率是唯一的，并且是固定的。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4 4优先权优先权 在总线访问期间，在总线访问期间，标识符定义一个报文的优先权。标识符定义一个报文的优先权。 5 5远程数据请求远程数据请求 通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送 相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符命相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符命 名的。名的。 6. 6.多主站多主站 任何单元均可开始发送报文任何单元均可开始发送报文 CAN总线主要内容和CAN技术规范 7 7仲

17、裁仲裁 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。 若多个单元同时发送，运用逐位仲裁规则，借助标识符若多个单元同时发送，运用逐位仲裁规则，借助标识符 IDID解决。解决。这种这种机制确保了报文和时间均不损失。机制确保了报文和时间均不损失。 当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时，数 据帧优先于远程帧。据帧优先于远程帧。 仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的 总线电平进行比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。总线电平进行比较。如果电平相

18、同，则这个单元可以继续发送。 如果发送的是一如果发送的是一“隐性隐性”电平而监视的是一电平而监视的是一“显性显性”电平（见电平（见 总线值），那么单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。总线值），那么单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 标识符的逐位仲裁 0 1 Arbi t rati on Lost M odul e 1 M odul e 2 Bus Line 显性 隐性 失去仲裁 节点1 节点2 线上可见 CAN总线主要内容和CAN技术规范 站3报文 站1报文 站2报文 报文标识符 1 丢掉 1 丢掉 跟踪 图图 位仲裁示意图位仲裁示意图 CAN总线主要内容

19、和CAN技术规范 8 8故障界定故障界定 CAN CAN节点能够把永久故障和短暂扰动区别开来。故障的节节点能够把永久故障和短暂扰动区别开来。故障的节 点会被关闭。点会被关闭。 9 9总线数值表示总线数值表示 总线有二个互补的逻辑值：总线有二个互补的逻辑值：“显性显性”或或“隐性隐性”。“显性显性” 位和位和“隐性隐性”位同时传送时，总线的结果值为位同时传送时，总线的结果值为“显性显性”。比如，。比如， 在总线的在总线的“线与线与”执行时，逻辑执行时，逻辑0 0代表代表“显性显性”等级，逻辑等级，逻辑1 1代代 表表“隐性隐性”等级。等级。 10 10应答应答 所有的接收器检查报文的所有的接收器

20、检查报文的相容性。对于相容的报文，接收相容性。对于相容的报文，接收 器应答，对于不相容的报文，接收器作出标志。器应答，对于不相容的报文，接收器作出标志。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 根据根据ISO/OSI参考模型，参考模型，CAN2.0规范细分为以下不同的规范细分为以下不同的 层次：数据链路层和物理层。层次：数据链路层和物理层。在以前版本的在以前版本的CANCAN规范中规范中 （2.0A2.0A版本），数据链路层的版本），数据链路层的LLCLLC子层和子层和MACMAC子层的服务及功子层的服务及功 能分别被解释为能分别被解释为“对象层对象层”和和“传输层传输层”。 逻辑链路控制子层逻辑

21、链路控制子层(LLC)(LLC)的作用的作用是：是： 为远程数据请求以及数据传输提供服务。为远程数据请求以及数据传输提供服务。 确确认由认由LLCLLC子层接收的报文实际已被接收子层接收的报文实际已被接收。 为恢复管理和通知过载提供手段。为恢复管理和通知过载提供手段。 MAC MAC子层的作用主要是：传送规则，也就是控制帧结构、子层的作用主要是：传送规则，也就是控制帧结构、 执行仲裁、错误检测、出错标定、故障界定。位定时的一些执行仲裁、错误检测、出错标定、故障界定。位定时的一些 普通功能也可以看作是普通功能也可以看作是MACMAC子层的一部分。子层的一部分。 物理层的作用是：有关全部电气特性在

22、不同节点间的实物理层的作用是：有关全部电气特性在不同节点间的实 际传输。际传输。 4.1.2CAN的分层结构的分层结构 CAN总线主要内容和CAN技术规范 位编码位编码/解码解码 位定时位定时 同步同步 驱动器接收器特性驱动器接收器特性 逻辑链路子层逻辑链路子层LLC 接收滤波接收滤波 超载通知超载通知 恢复管理恢复管理 介质访问控制子层介质访问控制子层MAC 数据包装数据包装/解包解包 帧编码帧编码 介质访问管理介质访问管理 错误监测错误监测 出错标定出错标定 应答应答 串并转换串并转换 数据链路层数据链路层 物理层物理层 故障界定故障界定 总线故障管理总线故障管理 监控器监控器 CAN协议

23、分层结构和功能协议分层结构和功能 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1.3 报文传送和帧结构报文传送和帧结构 标准帧标准帧 11位标识符 扩展帧扩展帧 29位标识符 帧类型帧类型 数据帧、远程帧、错误帧和过载帧 数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输 的大多是这个帧。的大多是这个帧。 远程帧：由总线单元发出，请求发送具有同一识别符的数远程帧：由总线单元发出，请求发送具有同一识别符的数 据帧。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与其他各帧分开。据帧。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与其他各帧分开。 错误帧：错误帧：任何单元一旦检测到总线

24、错误就发出错误帧。任何单元一旦检测到总线错误就发出错误帧。 过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧） 之间提供一附加的延时。之间提供一附加的延时。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 编码规则编码规则 1 1）位填充：发送器监视发送位流，连续）位填充：发送器监视发送位流，连续5 5个相同位个相同位 便自动插入一个补码位。（错误帧和过载帧以及便自动插入一个补码位。（错误帧和过载帧以及 帧结束标志不执行位填充）帧结束标志不执行位填充） 2 2）采用不归零（）采用不归零（NRZNRZ）编码）编码 CAN总线主要内容和CAN技术规范 1.

25、 数据帧 由7个不同的场组成。数据场长度可为0 CAN2.0B存在标准和扩展两种帧格式 可以用整个标识符进行报文滤波，也可以把标识 符屏蔽一部分进行报文滤波 仲裁场控制场数据场CRC场 帧间空间 帧结束 帧起始ACK场 帧间空间数据帧 CAN总线主要内容和CAN技术规范 数据帧的标准格式和扩展格式 标准格式 扩展格式 仲裁场控制场数据场 11位标识符 SOF RTR IDE r0 DLC 仲裁场控制场数据场 11位标识符 SOF RTR IDE DLC18位标识符 r1 r0 SRR CAN总线主要内容和CAN技术规范 帧起始（帧起始（SOFSOF）仅由一显位构成。所有站都必须同 步于首先发送

26、的那个帧起始前沿 仲裁场（标准格式）仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28 ID18、 远程发送请求位RTR组成。 仲裁场（扩展格式）仲裁场（扩展格式）由29位标识符ID28 ID0、 SRR位、IDE位、RTR位组成 SRR是隐性位，它用于替代标准格式的RTR位。 IDE=1（隐性）代表扩展格式。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 控制场控制场由6个位组成 数据长度码数据长度码DLC3DLC0指示数据场的字节数， 08，其他数值不允许使用。 保留位保留位r1和r0必须为0，IDE(标准格式)=0 数据场：数据场：08个字节，8位/字节，MSB先发 CRCCRC场场由15位CRC序列和1位

27、CRC界定符组成。 CRC界定符为一隐性位。 保留位 控制场 数据场或 CRC场 数据长度码 仲裁场 IDE/r1r0DLC3DLC2DLC1DLC0 CAN总线主要内容和CAN技术规范 应答场应答场为2位，包括应答间隙和应答界定符，不进 行位填充。 在应答间隙时间，发送器发隐位；所有正确接 收到有效报文的接收器发一个显位。 应答界定符为隐位(1)。 帧结束：帧结束：由7个隐位组成，不进行位填充。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 数据帧格式详图 CAN总线主要内容和CAN技术规范 2.远程帧 需要数据的节点可以发送远程帧请求另一节点发送相应数 据帧 远程帧的RTR位是隐性的，它没有数据场，

28、所以数据长度 码没有意义。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 远程帧格式详图 CAN总线主要内容和CAN技术规范 3. 错误帧 错误帧由两个不同的场组成，第一个场是不同站 提供的错误标志的叠加，第二个场是错误界定符。 错误标志错误标志分两种，主动错误标志（6个显性位）和 被动错误标志（6个隐性位） 错误标志的重叠 错误界 定符 帧间空间 或过载帧 错误帧数据帧 错误标志 CAN总线主要内容和CAN技术规范 检测到错误条件的“错误主动”站发送主动错误 标志，这样一来所有其他站都会检测到错误条件 并开始发送错误标志。叠加在一起最多12个显性 位. 错误界定符错误界定符包括8个隐性位。一个站发送错

29、误标志 以后，就发送一个隐性位，并一直监视总线，直 到发现一个隐性位，就发送其余7个隐性位。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 错误帧格式详图 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4. 过载帧（超载帧） 过载帧包括两个场：过载标志（6个显位及其叠加）和过 载界定符（8个隐位） 过载标志过载标志的形式与主动错误标志一样 一个站发出过载标志，其他站都将检测到过载条件并发出 过载标志。 过载界定符过载界定符的形式与错误界定符一样。过载标志发送后， 站就监视总线直到发现从显位到隐位的跳变，然后发送其 余7个隐性位。 过载标志的重叠 过载界 定符 帧间空间 或过载帧 过载帧 帧结束或错 误界定符或 过

30、载界定符 过载标志 CAN总线主要内容和CAN技术规范 过载帧格式详图 CAN总线主要内容和CAN技术规范 5. 帧间空间 间歇间歇场场 间歇包括间歇包括3 3个个“隐性隐性”的位。间歇期间，所有的站的位。间歇期间，所有的站 均不允许传送数据帧或远程帧。均不允许传送数据帧或远程帧。 总线空闲总线空闲 总线空闲的时间是任意的。只要总线被认定为总线空闲的时间是任意的。只要总线被认定为 空闲，任何等待发送报文的站就会访问总线。在发送其他报空闲，任何等待发送报文的站就会访问总线。在发送其他报 文期间，有报文被挂起，对于这样的报文，其传送起始于间文期间，有报文被挂起，对于这样的报文，其传送起始于间 歇之

31、后的第一个位。总线上检测到的歇之后的第一个位。总线上检测到的“显性显性”的位可被解释的位可被解释 为帧的起始。为帧的起始。 延迟传送场延迟传送场 “错误被动错误被动”的站发送报文后，站就在下一报的站发送报文后，站就在下一报 文开始传送之前或总线空闲之前发出文开始传送之前或总线空闲之前发出8 8个个“隐性隐性”的位跟随的位跟随 在间歇的后面。如果与此同时另一站开始发送报文（由另一在间歇的后面。如果与此同时另一站开始发送报文（由另一 站引起），则此站就作为这个报文的接收器。站引起），则此站就作为这个报文的接收器。 间歇场总线空闲 帧帧间空间帧 CAN总线主要内容和CAN技术规范 帧间空间格式详图

32、CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1.4 错误类型和界定 CANCAN总线有总线有5 5种错误类型：种错误类型： n 位错误：发送器监视到总线位数值与发出的位数 值不同。 n 填充错误：应该使用位填充的地方出现第6个相同 位。 n CRC错误：计算结果与收到的CRC不同 n 形式错误：固定形式的位场中出现非法位 n 应答错误：在应答间隙，发送器未检测到显位 CAN总线主要内容和CAN技术规范 节点的节点的3 3种故障状态：种故障状态： 错误主动，错误被动，总线关闭 正常情况下节点是“错误主动错误主动”站站，此类站检测 到错误时发送主动错误标志 出现错误较多的节点转为“错误被动错误被动”站

33、站，此类 站检测到错误时只能发被动错误标志 出现太多错误时节点转为“总线关闭总线关闭”状态状态，此 时节点不可对总线有任何影响（例如关闭输出驱 动器） CAN总线主要内容和CAN技术规范 错误界定：错误界定：为了界定故障，在每个节点中都有两种 计数发送错误计数和接收错误计数，按照以 下规则计数： n 接收器检出错误时，接收错误计数器加1 n 接收器在送出错误标志后第一位检出一个显位， 接收错误计数器加8 n 发送器送出一个错误标志时，发送错误计数器加8 n 送出一个错误标志或过载标志时检测到位错误， 发送错误计数器加8 n 报文成功发送后发送错误计数器减1 CAN总线主要内容和CAN技术规范

34、n 报文成功接收后接收错误计数器减1，但若其 127则将其置为119到127之间某数 n 发送错误计数器127或接收错误计数器127， 节点置“错误被动”状态 n 发送错误计数器255，节点置“总线关闭”状 态 n 两个计数器均小于等于127，错误被动节点置为 错误主动节点 n 在检测到总线上连续11个隐位发生128次后，总 线关闭节点变为错误主动节点且两个计数器清0 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1.5 位定时与同步 正常位速率 正常位时间 一个标称的位时间分为4段：同步段、传播段、 相位缓冲段1、相位缓冲段2。 同步段 4时间份额1时间 份额 1位时间= 10时间份额 传播段 1

35、时间 份额 4时间份额 相位缓冲段1相位缓冲段2 采样点 CAN总线主要内容和CAN技术规范 同步段用于同步各节点，正常情况下跳变沿落在 此段内 传播段用于补偿网络内的传输延时 采样点时刻读取的电平代表这个位的电平 时间份额由振荡器周期分频而得 各时间段长度为：同步段1份额，传播段18份额， 相位缓冲段1，18份额，相位缓冲段2，Max(相 位缓冲段1，信息处理时间)，其中信息处理时间 =2份额。一个位的总时间份额数为825，可 以编程。 硬同步 重同步跳转宽度 重同步 CAN总线主要内容和CAN技术规范 同步规则：同步规则： n在总线空闲时，只要检测到一个隐性到显性的边沿，就 执行一次硬同步

36、（以该边沿作为同步段） n在总线不空闲时，若边沿落在同步段以外，则按其与同 步段之差执行再同步（重同步）： n再同步情况：边沿落在同步段以后，则把所差份额加 到相位缓冲段1 n再同步情况 ：边沿落在同步段以前，则从相位缓冲段 2减去所差份额 (1) 再同步所加减的份额有个上限，该上限可取值14个时 间份额，但不可大于相位缓冲段1。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.1.6 CAN总线位数值表示和通信距离 “显性”位表示0和“隐性”位表示1 若总线上有两个以上驱动器同时分别发送“0”和“1”， 其结果是总线数值为显性“0” 。 隐性电平：2.5V和2.5V，显性电平：3.5V和1.5V V

37、CAN-H VCAN-L 隐性位隐性位隐性位隐性位显性位显性位 CAN总线主要内容和CAN技术规范 CAN总线上两个节点间的最大距离 速率kbps1000500250125100 距离 m40130270530620 速率kbps5020105 距离 m 13003300670010000 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.2 SJA1000 CAN控制器控制器 SJA1000SJA1000是一个独立的是一个独立的CANCAN控制器，控制器，由由PhilipsPhilips公司制造。公司制造。 SJA1000 SJA1000有有2 2种操作模式：种操作模式： 1 1 BasicCANBa

38、sicCAN模式：模式：BasicCANBasicCAN模式是上电后默认的操作模式。模式是上电后默认的操作模式。 2 PeliCAN2 PeliCAN模式：是新的操作模式。它能够处理所有模式：是新的操作模式。它能够处理所有 CAN2.0BCAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使 SJA1000SJA1000能应用于更宽的领域。能应用于更宽的领域。 工作模式通过时钟分频寄存器中的工作模式通过时钟分频寄存器中的CANCAN模式位来选择，复位模式位来选择，复位 时默认模式是时默认模式是Basic CANBasic CAN模式。模式。 CAN总

39、线主要内容和CAN技术规范 CAN控制器SJA1000主要特性 28引脚，可与INTEL系列或MOTOROLA系列微处 理器接口 支持CAN2.0A和CAN2.0B规范 支持11位和29位标识符 64字节先进先出(FIFO)接收缓冲器 通信速率最高1Mbps CAN输出驱动器可配置 工作温度 -40125 扩展的报文验收滤波器，可置成单滤波或双滤波 模式 CAN总线主要内容和CAN技术规范 CAN控制器SJA1000在系统中的位置 传感器 执行元件 MMI 模块控制器 CAN控制器 CAN收发器 TXRX 传感器 执行元件 MMI 微控制器 SJA1000 82C250 TXRX CAN总线

40、分布模块1分布模块2 CAN总线主要内容和CAN技术规范 SJA1000控制器的内部功能框图 发送缓 冲区 验收滤 波器 接收 FIFO CAN2.0B 核心模块 接口管理 逻辑 主控制器 收发器 SJA1000 CAN总线线路 4.2.1内部结构内部结构 CAN总线主要内容和CAN技术规范 SJA1000 控制器功能方框详图 CAN总线主要内容和CAN技术规范 （1)1) 接口管理逻辑（接口管理逻辑（IMLIML）接口管理逻辑解释来自）接口管理逻辑解释来自CPU CPU 的命的命 令，控制令，控制CAN CAN 寄存器的寻址，向主控制器提供中断信息和寄存器的寻址，向主控制器提供中断信息和 状

41、态信息。状态信息。 （2)2) 发送缓冲器（发送缓冲器（TXBTXB） 发送缓冲器是发送缓冲器是CPU CPU 和和BSPBSP（位流处（位流处 理器）之间的接口，能够存储发送到理器）之间的接口，能够存储发送到CANCAN网络上的完整信网络上的完整信 息，缓冲器长息，缓冲器长1313个字节，由个字节，由CPU CPU 写入、写入、BSP BSP 读出。读出。 （3)3)接收缓冲器（接收缓冲器（RXBRXB，RXFIFORXFIFO） 接收缓冲器是验收滤波接收缓冲器是验收滤波 器和器和CPUCPU之间的接口，用来储存从之间的接口，用来储存从CAN CAN 总线上接收的信息。总线上接收的信息。 （

42、4)4) 验收滤波器（验收滤波器（ACFACF） 验收滤波器把它其中的数据和接验收滤波器把它其中的数据和接 收的识别码的内容相比较，以决定是否接收信息。收的识别码的内容相比较，以决定是否接收信息。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 （5)5)位流处理器（位流处理器（BSPBSP） 位流处理器是一个在发送缓冲器、位流处理器是一个在发送缓冲器、 RXFIFO RXFIFO 和和CAN CAN 总线之间，控制数据流的程序装置，它还在总线之间，控制数据流的程序装置，它还在CAN CAN 总线上执行错误检测、仲裁填充和错误处理。总线上执行错误检测、仲裁填充和错误处理。 （6)6)位时序逻辑（位时序逻辑

43、（BTLBTL） 位时序逻辑监视串口的位时序逻辑监视串口的CANCAN总线和处总线和处 理与总线有关的位时序。它在信息开头的总线传输时同步理与总线有关的位时序。它在信息开头的总线传输时同步CAN CAN 总线位流（硬同步），接收信息时再次同步下一次传送（软同总线位流（硬同步），接收信息时再次同步下一次传送（软同 步）步）。BTL BTL 还提供了可编程的间段来补偿传播延迟时间、相位还提供了可编程的间段来补偿传播延迟时间、相位 转换和定义采样点和一位时间内的采样次数。转换和定义采样点和一位时间内的采样次数。 （7)7)错误管理逻辑（错误管理逻辑（EMLEML） EMLEML负责传送层模块的错误管

44、制。负责传送层模块的错误管制。 它接收它接收BSP BSP 的出错报告。通知的出错报告。通知BSP BSP 和和IML IML 进行错误统计。进行错误统计。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4.2.2 引脚介绍 图4-17SJA1000引脚图： AD0AD7 ALE,CS,RD,WR,CLKOU T,INT,RST XTAL1,XTAL2,MODE,VS S1,VSS2,VSS3, VDD1,VDD2,VDD2 RX0,RX1（RX1高代表显 性电平=逻辑0） TX0,TX1（可编程分别输 出） CAN总线主要内容和CAN技术规范 引脚图： CAN总线主要内容和CAN技术规范 一、基本模式

45、下的寄存器地址分配 控制段控制段 l系统初始化时对控制段进行编程，以配置通讯参数系统初始化时对控制段进行编程，以配置通讯参数 l微处理器也可通过控制段来控制总线通讯微处理器也可通过控制段来控制总线通讯 数据段数据段 l报文被发送前，微处理器将报文写入发送缓冲区报文被发送前，微处理器将报文写入发送缓冲区 l成功接收一个报文后成功接收一个报文后 ，写入接收缓冲区，写入接收缓冲区 l微处理器读接收缓冲区并释放缓冲区微处理器读接收缓冲区并释放缓冲区 注意：复位模式和工作模式地址分配不同注意：复位模式和工作模式地址分配不同。 4.2.4 BasicCAN功能说明 CAN总线主要内容和CAN技术规范 Ba

46、sicCAN 寄存器地址分配寄存器地址分配 寄存器地 址 功能段寄存器 工作模式复位模式 读写读写 0 各 类 控 制 器 控制寄存器 CR 1命令寄存器 CMRFFHFFH 2状态寄存器 SR 3中断寄存器 IR 4屏蔽码寄存器 ACRFFH 6接收屏蔽寄存器 AMRFFH 6总线定时寄存器0 BTR0FFH 7总线定时寄存器1 BTR1FFH 8输出控制寄存器 OCRFFH 9仅用于测试 1019 发送缓冲器 输出缓冲寄存器 TXBFFH 2029 接收缓冲器 输入缓冲寄存器 RX 30未用FFHFFH 31 时钟分频器 时钟分频寄存器 OCR部分 CAN总线主要内容和CAN技术规范 1、

47、控制寄存器CR（CAN地址0） CR.7CR.6CR.5CR.4CR.3CR.2CR.1CR.0 保留未用OIEEIETIERIERR 二、控制段二、控制段 （1 1）OIEOIE：超载中断允许位。：超载中断允许位。 （2 2）EIEEIE：错误中断允许位。：错误中断允许位。 （3 3）TIETIE：发送中断允许位。：发送中断允许位。 （4 4）RIERIE：接收中断允许位。：接收中断允许位。 （5 5）RR RR ：复位请求位。：复位请求位。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 2、命令寄存器 CMR（CAN地址1） CMR. 7 CMR. 6 CMR. 5 CMR. 4 CMR. 3 CM

48、R. 2 CMR. 1 CMR. 0 保留未用GTSCDORRBATTR （1 1） GTSGTS：睡眠命令位。：睡眠命令位。 （2 2） CDOCDO：清除数据超载状态位。：清除数据超载状态位。 （3 3） RRBRRB：释放接收缓存器命令位。：释放接收缓存器命令位。 （4 4） ATAT：中止发送命令位。：中止发送命令位。 （5 5） TRTR：发送请求位。：发送请求位。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 3、 状态寄存器 SR（CAN地址2） SR7SR6SR5SR4SR3SR2SR1SR0 BSESTSRSTCSTBSDOSRBS CAN总线主要内容和CAN技术规范 （1 1）BS:

49、 BS: 总线状态标志，总线状态标志，“1”1”表示处于总线脱离状态。当发表示处于总线脱离状态。当发 送错误计数器超过送错误计数器超过255255的极限时，的极限时，SJA1000SJA1000自动将自动将BSBS置置“1”1” 并产生一个错误中断（若允许），同时控制器进入复位工并产生一个错误中断（若允许），同时控制器进入复位工 作方式，直到作方式，直到MCUMCU清除清除BSBS。 （2 2）ES: ES: 错误状态标志，当至少有一个错误计数器达到或超错误状态标志，当至少有一个错误计数器达到或超 过警告极限时该位被置过警告极限时该位被置“1”1”，若允许错误中断还将产生，若允许错误中断还将产

50、生 中断。中断。 （3 3）TS: TS: 发送状态标志，发送状态标志，“1”1”表示表示SJA1000SJA1000正在发送数据。正在发送数据。 （4 4）RS: RS: 接收状态标志，接收状态标志，“1”1”表示表示SJA1000SJA1000正在接收数据，正在接收数据， 若若TSTS和和RSRS同时为同时为“0”0”，则表明总线空闲。，则表明总线空闲。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 (5)(5)TCS: TCS: 发送完成标志，发送完成标志，“1”1”表示上次的发送已成功完成。表示上次的发送已成功完成。 (6)(6)TBS: TBS: 发送缓冲区状态标志，发送缓冲区状态标志，“1”

51、1”表示发送缓冲区可写。表示发送缓冲区可写。 若该位为若该位为“0”0”时，时，MCUMCU写发送缓冲区，则写入数据无效且被丢写发送缓冲区，则写入数据无效且被丢 失。失。 (7)(7)DOS: DOS: 数据超载标志，数据超载标志，“1”1”表示由于表示由于RXFIFORXFIFO没有足够的空没有足够的空 间，收到的报文丢失。间，收到的报文丢失。 （8 8）RBS: RBS: 接收缓冲区状态标志，接收缓冲区状态标志，“1”1”表示表示RXFIFORXFIFO中至少有中至少有 一个报文。当一个报文。当MCUMCU读取报文后，应给出释放接收缓冲区的命令，读取报文后，应给出释放接收缓冲区的命令， 该

52、标志才会清零。若该标志才会清零。若RXFIFORXFIFO中还有未读报文，该位又将被置位。中还有未读报文，该位又将被置位。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 4、中断寄存器 IR（CAN地址3） IR.7IR.6IR.5IR.4IR.3IR.2IR.1IR.0 保留未用WUIDOIEITIRI CAN总线主要内容和CAN技术规范 （1 1）WUIWUI：唤醒中断，当：唤醒中断，当SJA1000SJA1000离开睡眠状态时，该位将被离开睡眠状态时，该位将被 置位。当置位。当MCUMCU试图在试图在SJA1000SJA1000有未决中断或仍有总线活动有未决中断或仍有总线活动 时使其进入睡眠状态时

53、，也会产生唤醒中断。时使其进入睡眠状态时，也会产生唤醒中断。 （2 2）DOIDOI：数据超载中断，：数据超载中断，DOSDOS位的位的“0-1”0-1”变化时该位即被变化时该位即被 置位，即置位，即DOSDOS与与DOIDOI的置位是同步的。的置位是同步的。 （3 3）EIEI：错误中断，任何错误状态标志位或总线状态标志位：错误中断，任何错误状态标志位或总线状态标志位 的变化都会使该位置位。的变化都会使该位置位。 （4 4）TITI：发送中断，与：发送中断，与TBSTBS同步被置位。同步被置位。 （5 5）RIRI：接收中断，当接收缓冲区非空时该位被置位。：接收中断，当接收缓冲区非空时该位被

54、置位。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 5、验收代码寄存器 ACR（CAN地址4） 验收代码寄存器决定接收滤波。当验收代码验收代码寄存器决定接收滤波。当验收代码 （AC7AC7AC0AC0）与报文高）与报文高8 8位（位（ID10ID10ID3ID3）相等时，）相等时， 报文通过接收滤波。如果报文通过接收滤波。如果1 1条报文通过了接收滤波，条报文通过了接收滤波， 而且接收缓冲区有可用空间，那么，对应的描述而且接收缓冲区有可用空间，那么，对应的描述 符和数据场就依次进入符和数据场就依次进入RXFIFORXFIFO。报文正确接收之。报文正确接收之 后，接收状态位置后，接收状态位置1 1，如果

55、接收中断允许，如果接收中断允许(RIE(RIE1)1)， 那么接收中断位置那么接收中断位置1 1。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 6、验收屏蔽寄存器 AMR（CAN地址5） 屏蔽码寄存器影响接收滤波。在屏蔽码屏蔽码寄存器影响接收滤波。在屏蔽码 （AMC7AMC7AMC0AMC0）为）为0 0的相应位置上，验收代码的相应位置上，验收代码 （AC7AC7AC0AC0）与报文标志符的高）与报文标志符的高8 8位（位（ID10ID10ID3ID3） 必须相等时，报文才可通过接收滤波。如必须相等时，报文才可通过接收滤波。如 (AC7(AC7AC0)AC0)(ID10(ID10ID3)ID3)或或

56、(AMC7(AMC7AMC0)AMC0) 11111111B11111111B。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 7、总线定时寄存器BTR0（CAN地址6） 76543210 SJW.1 SJW.0 BRP.5BRP.4 BRP.3 BRP.2 BRP.1 BRP.0 位域BRP：CAN系统时钟周期 位域SJW：同步跳转宽度 BasicCAN和PeliCAN的共用寄存器（P133） CAN总线主要内容和CAN技术规范 CAN总线主要内容和CAN技术规范 8、总线定时寄存器BTR1（CAN地址7） 76543210 SAM TSEG 2.2 TSEG 2.1 TSEG 2.0 TSEG 1.

57、3 TSEG 1.2 TSEG 1.1 TSEG 1.0 定义了每个位周期的长度，采样点的位置，每个采样 点的采样次数。 CAN总线主要内容和CAN技术规范 位周期同步段(T_syncseg)采样前段(T_tseg1) 采样后段(T_tseg2) 同 步 段：T_syncsegT_scl 采样前段：T_tseg1T_scl(1TSEG1.02 TSEG1.14 TSEG1.28 TSEG1.3) 采样后段：T_tseg2 T_scl(1TSEG2.02 TSEG2.14 TSEG2.2) 采样位（SAM）：设置采样次数 置1：总线采样3次 置0：总线采样1次 CAN总线主要内容和CAN技术规范

58、 9、输出控制寄存器OCR（CAN地址8） BIT 7BIT 6BIT 5BIT 4BIT 3BIT 2BIT 1BIT 0 OCTP1OCTN1OCPOL1OCTP0OCTN0OCPOL0 OC MODE1 OC MODE0 OCMODE1OCMODE0 说 明 00双相输出模式 01测试输出模式 10正常输出模式 11时钟输出模式 CAN总线主要内容和CAN技术规范 10、时钟分频寄存器 CDR（CAN地址31） BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0 模式CBPRXINTEN0CLOCK OFFCD.2CD.2CD.0 1.位域CD.2CD.0：定义外部CLOC

59、K引脚上的频率。 2.位域CLOCK OFF：置1使CLOCK引脚失效。 3.位RXINTEN：此位允许TX1输出用来做专用接收中断输出。 4.位CBP：旁路CAN输入比较器，只有RX0起作用 5.位CAN模式：0：BasicCAN模式；1：PeliCAN模式 CAN总线主要内容和CAN技术规范 三、发送缓冲区 1、标识符、标识符: 仲裁过程中确定总线访问优先权，标识符数值越低，其优 先级越高 2、远程发送请求位、远程发送请求位 3、数据长度码、数据长度码(DLC) 4、数据域、数据域 CAN总线主要内容和CAN技术规范 CAN地 址 区名称位 76543210 10描述 符 标识码1ID.1

60、0ID.9ID.8ID.7ID.6ID.5ID.4ID.3 11标识码1ID.2ID.1ID.0RTR DLC.3DLC.2DLC.1DLC.0 12TX数据1发送字节1 13TX数据2发送字节2 14TX数据3发送字节3 15TX数据4发送字节4 16TX数据5发送字节5 17TX数据6发送字节6 18TX数据7发送字节7 19TX数据8发送字节8 发送缓冲器列表 CAN总线主要内容和CAN技术规范 四、接收缓冲器 接收缓冲区的结构同发送缓冲区的结构相同接收缓冲区的结构同发送缓冲区的结构相同 起始地址单元为起始地址单元为2020 接收缓冲区被设计为接收缓冲区被设计为6464字节的先进先出队列