can总线复习课件

复习课1.

数据与信息数据是包含有一定内容的物理符号，是传送信息的载体。1.

数据与信息信息是指数据在传输过程中的表示形式或向人们提供关于现实世界事实的知识，它不随载荷符号的形式不同而改变。1.

数据与信息数据是信息传送的形式，信息是数据表达的内涵2.信号与信道信号是数据的电编码、电磁编码或其它编码。信号可以分为模拟信号和数字信号。2.信号与信道信道是信号传输的通道，包括通信设备和传输媒体。信道按传输信号的形式可以分为模拟信道和数字信道。模拟信道用于传输模拟信号，数字信道用于传输数字信号。4.数据通信模型通信系统的基本作用是在发送方(信源)和接收方(信宿)之间传递和交换信息。根据通信系统是利用模拟信号还是数字信号来传递消息，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。4.数据通信模型

数据通信系统的主要技术指标带宽信号在通信线路上传输时最高频率与最低频率之差叫信号的频带宽度，简称带宽或称为通频带。数字信号带宽与脉冲宽度成反比5.

数据通信系统的主要技术指标位速率位速率也称信号速率，常用S表示，位速率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单位为位每秒(bps)5.

数据通信系统的主要技术指标波特率波特率也称调制速率，也称码元速率

传输速率

传输速率是衡量系统传输能力的主要指标。它有以下几种不同的定义：1.码元传输速率携带数据信息的信号的单元叫做码元，每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率，记作rs，单位是波特（Bd），简称波特率。码元传输速率又称调制速率。2.比特传输速率每秒钟通过信道传输的信息量称为比特传输速率，记作rb。单位是比特/秒（b/s），简称比特率。3.消息传输速率每秒钟从信息源发出的数据比特数（或字节数）称为消息传输速率，单位是比特/秒（或字节/秒），简称消息率，记作rm。三者关系码元传输速率与比特传输速率具有不同的定义，不应混淆，但是它们之间有确定的关系。对二进制来说，每个码元的信息含量为一比特。因此，二进制的码元传输速率与比特传输速率在数值上是相等的。对于M进制来说，每一码元的信息含量为log2M比特，因此，如果码元传输速率为rs波特，则相应的比特传输速率为：rb=rslog2M（b/s）式中M为大于等于2的整数。消息传输速率与比特传输速率的关系是rm=ηrb（b/s）式中η是传输效率单工通信

单工通信是指在两个通信设备间，信息只能沿着一个方向被传输。采用单工通信时，在通信设备双方中，一方为发送设备，另一方为接收设备。广播和电视节目的传送以及寻呼系统都属于单工通信的例子半双工通信半双工通信是指两个通信设备间的信息交换可以双向进行，但不能同时进行。也就是说，在同一时间内仅能使信息在一个方向上传输半双工通信设备的两端要求既要有发送设备，又要有接收设备，因此该方式需要具有信道转换能力，通常用软件控制换向，换向过程中存在换向的延时时间，也可以采用人工操作机械开关的方法进行控制。其典型的例子是对讲机或计算机与终端的通信⑶全双工通信

全双工通信是指两个通信设备间可以同时进行两个方向上的信息传输。两个通信应同时具有发射和接收的功能，与通信站相接的传输设备和传输控制协议必须提供全双工的工作方式，同是还应对缓存器作特殊的考虑，如想进行同时读写就要求缓存中也能同时释放和分配存储器等。我们平时使用的手机类似于全双工通信数据交换计算机网络中常用的数据交换技术主要是电路交换、报文交换和分组交换三种。电路交换的原理类似于传统的电话系统，在教学中可以采用类比的方法进行教学有利于学生对电路交换的理解；报文交换的原理类似于平时的邮政系统，与人们邮寄信件的过程非常相似，教学中可以以人们邮寄信件来辅助报文交换的理解；分组交换的方式有两种情况：虚电路和数据报。教学中要分析清楚两种情况的区别数据交换1.电路交换2.报文交换3.分组交换1.电路交换⑴电路交换的原理⑵电路交换的特点⑶适用范围⑴电路交换的原理电路交换过程主要有三个阶段：电路建立、数据传输和电路拆除。①电路建立在传输数据之前，先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。②数据传输电路建立以后，数据就可以从源站发送往目的站，电路连接是全双工的，数据可以在两个方向传输。在整个数据传输过程中，所建立的连接必须始终保持连接状态。③电路拆除数据传输结束后，由某一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方的节点链路，将电路的使用权交还给网络，以供其他用户使用电路交换属于电路资源预分配系统，即每次通信时，通信双方都要连接电路，且在一次连接中，电路被预分配给一对固定用户。不管该电路上是否有数据传输，其他用户都不能使用该电路直至通信双方要求拆除此电路为止⑵电路交换的特点电路交换方式的特征是在整个连接路径中均采用物理连接，具有以下的一些优点：信息传输时延小；电路是透明的；信息传送的吞吐量大。采用电路交换方式传送数据的缺点：所占用的带宽是固定的，造成网络资源的利用率较低；由于通信的传输通路是专用的，采用电路交换方式进行数据通信的效率较低；通信双方在信息传输速率、编码格式、同步方式、通信规程等要完全兼容，不同速率和不同通信协议之间的用户不能通信⑶适用范围电路交换方式进行数据通信，可以用于公用交换网，即电话网，以及专线方式，如数字数据网。电路交换适用于信息量大的场合2.报文交换报文交换也称为包交换，它将用户的一个报文分成若干个报文组，以报文组为单位采用“存储-转发”交换方式进行通信2.报文交换⑴报文交换的工作原理⑵报文交换的特点⑴报文交换的工作原理报文交换采用存储-转发原理，即交换机把来自用户的报文先暂时存在节点机内排队等候，网络上链路空闲时就转发出去至下一节点，报文在下一节点再存贮-转发，直到到达目的节点。信息是以报文为单位传输的，网络节点具有信息处理、存储和路由选择的功能⑵报文交换的特点报文交换的优点是：报文交换过程没有电路接续，可以采用多路复用，提高线路的利用率；用户不需要叫通对方就可以发送报文；容易实现不同类型的终端之间的通信。报文交换的缺点是：数据时延较大，不利于实时通信；要求交换机有高速处理能力及大的存储容量，增加了设备的开支3.分组交换分组交换采用了“存储—转发”的方式，同时把报文分割成若干较短的按一定格式组成的分组进行交换和传输。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种，是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术3.分组交换⑴虚电路分组交换⑵数据报分组交换⑶分组交换的特点⑴虚电路分组交换虚电路分组交换在传送数据前必须在发送端和接收端之间建立一条逻辑连接，数据按照事先建好的路径顺序传输。传送数据量较大时，通常采用虚电路方式⑵数据报分组交换数据报分组中每个分组的大小有严格的限制，每个数据报自身携带足够的地址信息。各数据报所走的路径不一定相同，各个数据报到达目的地的顺序可能不同，有的数据报会丢失⑶分组交换的特点分组交换采用“存储-转发”方式，不独占信道；信息传输时延较小；为不同通信规程的数据终端间能相互通信提供了会话环境；可靠性高。分组交换的技术实现复杂，软件及硬件结构都较为复杂；网络附加的信息较多。分组交换主要应用于计算机终端连网数据交换

电路交换在数据传输之前必须先设置一条完全的通路，在线路拆除之前，该通路由一对用户完全占用，线路利用率不高。对于较轻和间接式负载，可以通过电话拨号来使用公用电话系统线路，对于很重和持续的负载，可以使用租用的电路交换线。报文交换的报文从源点传送到目的地采用存储转发的方式，报文需要排队，不适合于交互式通信，不能满足实时通信的要求。分组交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。分组交换技术是在数据网中最广泛使用的一种交换技术，线路利用率高，适用于交换中等数据或将数据交换到大容量设备的情况2.3.1数字数据的模拟信号编码

模拟信号传输的基础是低频载波，它是频率恒定的连续信号，载波具有三大要素：振幅、频率和相位。数字数据调制载波信号有3种基本形式：移幅键控法（ASK）、移频键控法(FSK)、移相键控法（PSK）。2.3.1数字数据的模拟信号编码数字数据调制的3种基本调制形式移幅键控法

移频键控法

移相键控法

脉冲信号1.移幅键控法

移幅键控法（ASK）用载波的两种不同幅度来表示二进制数的两种不同状态，如用振幅恒定的载波存在表示一个二进制数字“1”，而另一个二进制数字“0”则用载波不存在来表示。ASK方式容易受载波信号幅度变化的影响，是一种低效的调制技术，在电话线路上，通常只能达到1200bit/s的数据传输率。2.移频键控法

移频键控法（FSK）是调制载波的频率，用载波频率附近的两个不同频率表示两个二进制值。在电话线路的传输上，把300～3400Hz分成两个带宽，一个带宽用于发送，另一个带宽用于接收；通常可达到1200bit/s的数据传输率，而且不受载波信号幅度变化的影响，通信质量高。3.移相键控法

移相键控法（PSK）是调制载波的相位,利用载波信号相位移动来表示不同的二进制值。在二相移位键控法中，用发送与以前所发送信号串同相位的信号表示“0”，用发送与以前所发送信号串反相位的信号表示“1”。移相键控法也可使用多于二相的位移，如四相位移。PSK技术比FSK方式更有效，在电话线路上，传输速率可达到9600bit/s。2.3.2数字数据的数字信号编码1．基本编码方法

数字信号最常用的编码方法是用不同的电压值来表示两个二进制数字，形成电脉冲信号。(1)单极性不归零码(NRZ)：恒定正电压表示“1”，无电压表示“0”，每个码元时间的中间点是采样时间。(2)双极性不归零码：恒定正电压表示“1”，恒定等值负电压表示“0”。

(3)单极性归零码：当发“1”码时发出正电流，但持续时间短于一个码元宽度，即发出一个很窄的脉冲，当发“0”码时完全不发出电流。(4)双极性归零码：当发“1”码时发出正方向的窄脉冲电流，当发“0”码时发出反方向的窄脉冲电流2．曼彻斯特编码

曼彻斯特编码是典型的自同步数字信号编码，编码中每个二进制数“位”持续时间分为两半，在发送数字“1”时，前一半时间电平为高，后一半时间电平为低；在发送“0”时刚好相反。差分曼彻斯特码，它的每个码位中间的跳变被专门用作定时信号，而用每个码开始时刻有无跳变来表示数字“0”或“1”，有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。不归零码(NRZ)曼彻斯特码差分曼彻斯特码曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码起始有跳变起始无跳变2.3.3模拟数据的数字信号编码

模拟数据可以通过数字信道进行传输，这种传输抗干扰能力强，传输质量高，但必须先将模拟数据信号转换为数字信号，即对模拟数据进行数字信号编码，也称为模数转换(A/D)。模数转换最常用的方法是通过脉码调制(PCM)，它的基础是采样定理。1.采样定理采样定理表述为：若对连续变化的模拟信号进行周期性采样，只要采样频率等于或大于有效信号最高频率或其带宽的两倍，则采样值包含了原始信号的全部信号，利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出原始信号。用公式表示为： Fs=1/Ts≥2Fmax或Fs≥2Bs2.脉码调制PCM脉码调制包括采样、电平量化和编码三个步骤。

(1)采样以采样频率Fs把模拟信号的值采出来作为样本，让其表示原来的信号。(2)量化量化是通过把采样的值按量化级取整而得到不连续的值，使连续模拟信号变为时间轴上的离散脉冲信号。(3)编码编码是用相应位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级，即将量化得到的离散值变成一定位数的二进制数码。如果有N个量化级，则二进制的位数为log2N，共享信道信道A1A2B1B2C1C2信道信道A1A2B1B2C1C2复用分用(a)不使用复用技术(b)使用复用技术多路复用(Multiplexing)技术是指在单一的物理通信线路上建立多条并行通信信道。2.4多路复用技术2.4多路复用技术

常用的多路复用技术有：频分多路复用（FDM），时分多路复用（TDM），波分多路复用（WDM），码分多路复用（CDMA）以及空分多路复用（SDM）2.4.1频分多路复用FDM频分多路复用（FrequencyDivisionMultiplexing）将物理信道的可用带宽（频带）按频率分割成多个互不交叠的频段，每路信号占据其中一个频段，从而形成多个子信道，最终在同一介质上实现同时传送多路信号，适用于模拟信号的传输。频分复用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（请注意，这里的“带宽”是频率带宽而不是数据的发送速率）。频率时间频率1频率2频率3频率4频率52.4.2时分多路复用TDM时分多路复用(TimeDivisionMultiplexing)以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现单一物理信道传输多路信号；每个信道在其占有的时间片内，可以使用物理信道的全部带宽。时分多路复用更适用于数字数据信号的传输。时分复用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧）。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。TDM信号也称为等时(isochronous)信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。1．同步时分多路复用同步时分多路复用（SynchronousTDM）将时间片预先分配给各个信道，并且在每个发送周期，时间片顺序固定不变，因此各个信道的发送与接收必须是同步的。在这种方法中，由于不考虑各信道在所分配的时间片内是否有数据要发送，故会造成信道时间片的浪费。时分复用频率时间BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用频率时间CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用频率时间BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用频率时间BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧时分复用可能会造成线路资源的浪费ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，用户对分配到的子信道的利用率一般是不高的。

2．异步时分多路复用异步时分多路复用(AsynchronousTDM)允许动态分配时间片，每个周期内的各个时间片只分配给那些需要发送数据的信道，因此，复用的信道数可以大于分割的时间片数，提高了通信线路的利用率。统计时分复用STDM

(StatisticTDM)用户ABCDabcdttttt3个STDM帧#1④③②①acbabbcacd#2#3统计时分复用2.4.3波分多路复用WDM波分多路复用(WavelengthDivisionMultiplexing)就是不同波长的光载波在同一根光纤上传输，它的实质还是频分多路复用，通过频域的分割，每个通路占用一段光纤的带宽。光波1光波2光波1光波2光栅共享光纤

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分复用就是光的频分复用。

82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120km光调制器光解调器2.4.4码分多路复用CDM/CDMA码分多路复用（CodeDivisionMultiplexing）又叫做码分多址（CodeDivisionMultiplexingAccess）。这种技术将各个用户分配在时隙和频率均相同的信道上，以伪随机正交码（PN码）序列来区分各用户，尽管使用同一个信道，但各个用户的码序列不同，故各个用户之间没有干扰。码分多路复用主要用于移动通信。码分多址CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。

码片序列(chipsequence)每个站被指派一个唯一的mbit码片序列。如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。如发送比特0，则发送该码片序列的二进制反码。

例如，S站的8bit码片序列是00011011。发送比特1时，就发送序列00011011，发送比特0时，就发送序列11100100。S站的码片序列：(–1–1–1+1+1–1+1+1)

2.7差错控制技术在数据通信过程中，信宿接收到的数据可能与信源发送的数据不一致，这一现象就是传输差错。差错的产生是不可避免的，差错控制就是要在数据通信过程中发现与纠正差错，将差错控制在尽可能小的范围，保证数据通信的正常进行。2.7.1概述1．差错产生的原因数据从信源出发，经过通信信道，由于通信信道躁声的存在，在到达信宿时接收到的信号将是有效信号与噪声的叠加。在接收端，需要对信号电平进行判断，如果噪声对信号的叠加使得对电平的判决出现错误，就会引起传输差错，比如数字信号“0”被判成了“1”。因此，差错产生的根本原因是信道的噪声。信道的噪声分为热噪声与冲击噪声两类。2．差错的类型热噪声引起的传输差错称为随机差错，由它所引起的信号某位码元的差错是独立的，与前后码元无关，带有随机性，这类差错造成的危害较小。冲击噪声引起的传输差错称为突发差错。冲击噪声持续时间比数据传输中每比特的发送时间可能要长，导致相邻多个数据位出错呈突发性，引起突发差错的位长称为突发长度。3．差错控制方法差错控制的主要目的是减少通信信道的传输错误，目前还不能做到检测和校正所有的错误。差错控制的方法是对发送的信息进行控制编码，即对需发送的信息位按照某种规则附加上一定的冗余位，构成一个码字后再发送；而在接收端对接收到的码字检查信息位和附加冗余位之间的关系，以确定信息位是否存在传输错误。差错控制编码分为检错码与纠错码两种。4．编码效率衡量编码性能好坏的参数是编码效率R，它定义为有用信息位与传送的总码元位之比： R=k/n=k/(k+r)式中，k是码字中有用信息位数,r是编码时附加冗余位数,n是编码后的总位数。2.7.2奇偶校验奇偶校验码是最简单的检错码，它是把发送的信息位先分组，在每组最后加一位校验码元，使每组码中“1”的数目为奇数或偶数，接收端则检验接收的码元中“1”的个数是否为奇数或偶数，以此来确定接收码的正误。若“1”的个数是奇数则称为奇校验，偶数时称为偶校验。根据最后一位校验码元施加的方法，奇偶校验可分为垂直奇偶校验、水平奇偶校验以及水平垂直奇偶校验三类。2.7.3循环冗余校验（CRC）循环冗余校验是通过循环冗余编码(CyclicRedundancyCode)来实现差错检测。1.CRC的工作原理在发送端，将要发送的数据比特序列当做一个多项式f(x)的系数，用收发端预先约定的生成多项式G(x)去除经过处理的该多项式，求得一个余数多项式R(x)，将余数多项式的系数序列加到数据多项式的系数序列之后一起发送到接收端。在接收端，用同样的生成多项式G(x)去除接收到的数据多项式f’(x),得到计算余数多项式,如果计算余数多项式与接收余数多项式相同,那么f’(x)将被G(x)除尽，则表示传输无差错,否则,由发送方重发数据。2.CRC检错举例设传送的数据信息位为1011001，对应的发送数据多项式为：(1)为简单起见，选取生成多项式为：最高幂的值为4，即冗余位长为4，该生成多项式的对应代码是11001。(2)对应代码是10110010000。(3)将除以G(x)，由模2除法求余数多项式R(x)：2.CRC检错举例2.CRC检错举例(4)将作为整体，从发送端发送出去比特序列10110011010；(5)在接收端，若接收数据序列为10110011010，则用同一生成多项式G(x)去除，余数为0。3.CRC检错特点（1）CRC能检测出全部单个错；（2）CRC能检测出全部离散的二位错；（3）CRC能检测出全部奇数个错；（4）CRC能检测出全部长度小或等于k位的突发错。二、计算机网络概述ISO/OSI参考模型物理层:在通信信道上传输位流（bit流）关心用什么样的信号来表示数据“1”和“0”；每一位持续时间；数据传输是否是双向的；连接的建立和终止二、计算机网络概述OSI参考模型数据链路层：数据链路层通过物理网络链路提供可靠的数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。数据链路层实际上由两个独立的部分组成： 介质存取控制（MediaAccessControl,MAC） 逻辑链路控制层（LogicalLinkControl,LLC）MAC描述在共享介质环境中如何进行站的调度、发生和接收数据。MAC确保信息跨链路的可靠传输，对数据传输进行同步，识别错误和控制数据的流向。逻辑链路控制子层管理单一网络链路上的设备间的通信，IEEE802.2标准定义了LLC。LLC支持无连接服务和面向连接的服务。在数据链路层的信息帧中定义了许多域。这些域使得多种高层协议可以共享一个物理数据链路。二、计算机网络概述OSI参考模型传输层：传输层向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流控、多路传输、差错校验和恢复。流控：管理设备之间的数据传输，确保传输设备不发送比接收设备处理能力大的数据；多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上；差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构；差错恢复包括所采取的行动（如请求数据重发），以便解决发生的任何错误。传输控制协议（TCP）是提供可靠数据传输的TCP/IP协议族中的传输层协议。

网络层：网络层负责在源和终点之间建立连接。它一般包括网络寻径，还可能包括流量控制、错误检查等。相同MAC标准的不同网段之间的数据传输一般只涉及到数据链路层，而不同的MAC标准之间的数据传输都涉及到网络层。例如IP路由器工作在网络层，因而可以实现多种网络间的互联。二、计算机网络概述OSI参考模型应用层：联网的目的在于支持运行与不同计算机的进程进行通信，这些应用是为用户完成不同任务而设计的。该应用不受网路结构的限制。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW等。表示层：表示层提供多种功能用于应用层数据编码和转化，以确保以一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。表示层的编码和转化模式包括公用数据表示格式、性能转化表示格式、公用数据压缩模式和公用数据加密模式。会话层：建立、管理和终止表示层与实体之间的通信会话。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议实现。它还包括创建检查点，使通信发生中断的时候可以返回到以前的一个状态。

二、计算机网络概述--OSI参考模型与TCP/IP模型比较OSI有7层而TCP/IP有4层.

OSImodel的三个核心概念服务接口协议无连接和面向连接的通信OSI在网络层支持两种通信服务，但在传输层只支持面向连接的通信。TCP/IP模型在网络层只有无连接通信，而在传输层支持两种通信模式。二、计算机网络概述局域网拓扑结构局域网LAN:指范围在几百米到几千米内办公楼群或校园内的计算机集群连接所构成的计算机网络。星型结构环状结构总线结构三、车载网络信号的编码方式目前车辆网络中常用的编码方式有：不归零编码（NRZ)在一个比特时间内电平保持不变，0用-x表示，1用x表示，实现容易。缺点：存在直流分量，传输中不能使用变压器；不具备自同步机制，传输时必须使用外同步；奔驰、大众、戴姆勒克莱斯等公司采用不归零码图三、车载网络信号的编码方式目前车辆网络中常用的编码方式有：曼切斯特编码（Manchester）将时间划分成等间隔的小段，每个小段代表一个bit。同时每个小段时间又分层两半，前半个时间段表示所传输比特值反码，后半段表示传输比特值本身。特点：在一个比特的时间段中心点上总有一次电平转换，此类编码不需要传输同步信号。雷诺、标致、雪铁龙公司的VAN协议采用之三、车载网络信号的编码方式目前车辆网络中常用的编码方式有：脉宽调制编码（PWM)在该编码方式中，每位数据由PWM信号的占空比决定。PWM信号的频率决定了位传输速率，而相应的脉冲宽度决定了数据的值。通常占空比为1/3时表示传输的值为逻辑1，占空比为2/3时表示传输为逻辑0.传输数据的每一位内必定有一次电平转变，故带有信号传输的同步信号，不需要另外加同步信号。福特HBCC协议和马自达公司的PALMENT协议采用PWM三、车载网络信号的编码方式目前车辆网络中常用的编码方式有：可变脉宽调制编码（VPWM)在该编码方式中，每位数据由两个连续跳变的时间和电平共同决定，并且两个连续比特的电平是不相同的。在J1850中定义的VPW波形，当输出速率为10.4kb/S时，逻辑“1”定义为，在总线上低电平持续128us或高电平持续64us;逻辑“0”定义为，在总线上高电平持续128us或低电平持续64us01001001001010100100100101VPWM在特定的转换速率下数据传输速率大约是PWM的2倍。三、车载网络信号的编码方式目前车辆网络中常用的编码方式有：位填充发送节点发送5个连续的相同极性位后，在位流中自动插入一个极性相反的位，此为位填充。接收节点对相同的极性位的数量进行检测，从位流中将填充位去掉，此为清除填充。三、车载网络通信--车载网络介质访问控制方式CSMA/CD

(载波监听多路访问/冲突检测)先听后发，边发边听发后仍监听，若冲突，则停止，并向总线发送阻塞通知节点访问总线具有不确定性（随机的）广泛用于局域网中CSMA/CR(载波监听多路访问/冲突解决)可从根本上避免冲突载波监听+仲裁机制（若存在冲突可能，并有仲裁机制决定优先级别高的发送）汽车网络中，大多数据总线是以该访问机制为基础什么时候出现冲突？多个节点同时访问总线三、车载网络通信--车载网络介质访问控制方式主从访问控制方式总线上的节点分主节点（1个）和从节点（多个）；主节点通过周期性的询问从节点来控制基于节点通信的总线访问权限；主要用于：LIN优点：实现简单；主节点定时向从节点发送询问帧，每个节点获得总线访问时间基本确定；缺点：带宽利用率不高；主节点故障将会导致整个网络瘫痪。三、车载网络通信--车载网络介质访问控制方式令牌访问控制方式为解决CSMA机制中由于随机发送数据导致的冲突问题令牌在网络环路中不断传递，拥有令牌的节点拥有发送的权利逻辑上是一个环状结构网络，物理上是一个总线结构TDMA(时分多路访问)用于传输数据的周期被划分成很多的时间片，网络上的各个消息按照事先规定的发送顺序，在发送周期的固定时间片上发送数据到总线上，故各节点访问介质的时间片是确定的。主要用于：X-by-wire系统的网络协议，如FlexRay.存在什么问题？时间基准同步CAN的传输介质CAN总线采用的是的双绞线，总线接口能在及其恶劣的环境下工作；1993年颁布的同际标准ISOll898对基于双绞线的CAN总线传输介质特性做出了建议:即使是双绞线中的一根断路，或一根接地，甚至两根线短接，总线都必须能继续工作。下图为基于can总线控制器SJA1000和总线驱动器PCA82C250的CAN双绞线传输网络结构图。CAN控制器CAN总线驱动器CAN的传输介质双绞线传输优点：技术上容易实现，造价低廉；理论上节点数无限制，对环境电磁辐射有一定抑制能力。缺点：随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增大；双绞线还有所谓近端串扰，即在“发送线对”和“接收线对”之间仔在电磁耦合干扰。双绞线的传输速率受距离限制比较大。CAN的传输介质CAN总线的最高速率可达1Mbps，任意两个节点间的最大传输距离与位速率的关系：CAN的传输介质CAN总线传输介质光纤传输：CAN协议支持光纤作为传输介质优点：光纤作为传输介质，在抗干扰性、传输容量、速率等方面具有许多比双绞线优良的特性。因此，在某些环境恶劣、地理分布范围较广、速率要求较高的can总线系统中。存在的问题：由于can总线网络一般采用总线型结构，并且其总线仲裁采取的是具有优先级的非破坏性CSMA(载波侦听多路访问)，而光纤信号的传输则是单向的，因此最简单实用的方法是在某些总线支路上采用光纤介质，整个can网络为双绞线和光纤两种传输介质混合使用的方式。CAN的传输介质CAN总线传输介质光纤传输：CAN协议支持光纤作为传输介质CAN的传输介质CAN数据总线的数据传输终端数据传输终端是一个电阻器。阻止数据在传输终了被反射回来，而产生的反射波破坏数据。一般数据传输终端为120欧的电阻（实际应用中采用两个62欧的电阻和电容）。120欧的作用是防止信号产生回路，影响正常信号通常CAN信号使用差分传送：逻辑1：CAN_H=CAN_L=2.5V左右，也称为隐性；逻辑0：CAN_H=3.5V;CAN_L=1.5V,即CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为显性。CAN总线的特点CAN的数据传输系统基本特点总线访问采用基于优先权的多主方式多主方式：任意节点发送的数据信息不包含发送节点和接受节点的物理地址，信息的内容通过一个标识符做标记，在整个网络中，该标识符是唯一的。网络中的其他节点在收到该信息后，每一个节点都对该标识符进行检测，判断是否与自己有关，有关，接收处理，否则忽略。标识符决定信息的优先级别：标识符越小，优先级别越高；非破坏性的基于线路竞争的仲裁机制。CAN的总线访问方法：CSMA/CD(带有冲突检测的载波监听多路访问)的总线访问方法；若存在冲突，CAN采用无破坏性仲裁机制解决；CAN编码采用NRZ,数据位可以具有两种互补的逻辑值：显性：逻辑0；隐性：逻辑1.总线按照线与机制对总线上任意潜在的冲突进行仲裁这样有什么好处？理论上CAN节点数可以无限制增加两个节点同时发送，一个是0，一个是1，结果怎样？显性电平覆盖隐性电平CAN总线的特点CAN的数据传输系统基本特点利用接收滤波对帧实现了多点传送。接收器是否接收信息是建立在一种成为帧接收滤波的处理方法上，该方法能判断接收到的信息是否和接收器有关支持远程请求。CAN帧中有远程帧配置灵活。CAN网络中增加节点时，若新节点不是任何数据帧的发送器，或该节点根本不需要接收额外追加发送的数据，则网络中所有的节点均不作软硬件调整。CAN总线的特点CAN的数据传输系统基本特点有检测和出错通报功能。具有多种检测错误的措施：位检测、15CRC、位填充、帧校验仲裁失败、或传输期间被故障损坏了的帧能自动重发。任何正常接收和发送数据的节点都能对出现错误的帧标记，并通报；这些帧会立即被放弃；在等待一个恢复时间后适时重发。恢复时间：从检测到错误开始到可以着手发送下一个帧为止的时间；恢复时间一般占17~23个位时间；严重干扰时恢复时间占到29个位时间。CAN总线的特点CAN的数据传输系统基本特点能区分节点的临时故障和永久故障，并能自动断开故障节点。通常情况下，CAN节点有三种状态：错误-激活错误-认可错误-离线可以参与总线通信活动，可以在检测到错误时送出活动错误标志，连续6个显性位构成。处于该状态的节点不能送出活动错误标致，可以参与总线通信活动，在检测到错误时送出认可错误标志，连续6个隐性位构成。节点因故障界定实体的要求而从总线上断开后就进入离线状态，处于该状态的节点无法发送、接收任何帧，只有在用户请求才能是该节点结束离线状态。2.1.3

CAN工作原理CAN总线数据传递原理CAN数据总线中的数据传递就像一个电话会议。一个电话用户（控制单元）将数据“讲”入网络中，其他用户通过网络“接听”这个数据。对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则悬着忽略。CAN数据总线的设备构成与作用控制器接收在控制单元中的微处理器中数据，处理数据并传给CAN收发器。同时，控制器接收收发器的数据，处理并传给微处理器。收发器一个发送器和接收器组合成为收发器。它将CAN控制器提供的数据转化为电信号并通过数据线发送出去。同时，它接收数据，并将数据传到CAN控制器。2.1.3

CAN工作原理CAN数据总线的设备构成与作用数据传输终端数据传输终端是一个电阻器。阻止数据在传输终了被反射回来，而产生的反射波破坏数据。一般数据传输终端为120欧的电阻（实际应用中采用两个62欧的电阻和电容）。数据传递线CAN总线的传输介质，用以传输数据的双向数据线。双绞线（分为CAN高位数据线和低位数据线）或者光纤。2.1.3

CAN工作原理数据传递流程图控制单元向CAN控制器提供需发送的数据CAN收发器接受由CAN控制器传来的数据，转为电信号并发送CAN系统中，所有控制单元转换成接收器。控制单元检查判断所接收的数据是否是所需要的数据。2.1.3

CAN工作原理数据传递过程实例图2.1.4CAN结构与报文CAN的分层结构为使设计透明和执行灵活，遵循ISO／OSI标准模型，CAN分为数据链路层（包括逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC）和物理层而在CAN技术规范2.0A的版本中，数据链路层的LLC和MAC子层的服务和功能被描述为“目标层”和“传送层”。CAN的分层结构和功能如图所示。2.1.4CAN结构与报文--CAN的分层结构CAN节点的分层结构为使设计透明和执行灵活，遵循ISO／OSI标准模型，CAN分为物理层和数据链路层（包括逻辑链路控制子层LLC和媒体访问控制子层MAC）。CAN的分层结构和功能如图所示。LLCMACLLC子层报文滤波、确认报文被接收，并为恢复管理和通知超载提供报文。MAC子层是CAN协议的核心，功能主要是封装/拆装已接收的数据、执行仲裁、错误检测、出错标定和故障界定等。MAC层可以分成独立工作的两个子部分，即发送部分和接收部分。物理层实现ECU与总线相连的电路，位编解码、位定时和同步。2.1.4CAN结构与报文--CAN的分层结构CAN节点的分层结构媒体访问子层（MAC)发送数据封装：接收LLC帧、CRC循环计算、通过向LLC帧附加SOF、RTR、保留位、CRC、ACK、EOF构造MAC帧发送介质访问管理： 确认总线空闲后，开始发送； MAC帧串行化； 插入位填充； 错误检测（监控、格式校验）； 应答校验； 确认超载条件； 构造超载帧并发送； 构造出错帧发送； 输出串行位流到物理层准备发送2.1.4CAN结构与报文--CAN的分层结构CAN节点的分层结构媒体访问子层（MAC)接收数据拆分：从接收帧中去掉MAC特定的信息；输出LLC帧和接口控制信息到LLC层接收介质访问管理： 从物理层接收串行位流；

解除串行结构并构造MAC帧结构； 检测位填充（解除位填充）； 错误检测（监控、格式校验）； 错误检测（CRC、格式校验、填充规则校验）； 发送应答； 构造错误帧并开始发送； 确认超载条件； 重激活超载帧结构并开始发送2.1.4CAN结构与报文--CAN的分层结构CAN节点的分层结构物理层组成：物理信令（PLS);物理介质附件（PMA）;介质附属接口（MDI)2.1.4CAN结构与报文--CAN的分层结构CAN节点的分层结构和功能LLCMAC能区分短期干扰和永久故障的自校验机制检测并管理物理介质故障（总线短路、中断）的实体2.1.4CAN结构与报文—CAN报文结构CAN接收器和发送器发送器：在进行数据传送时，发出报文的单元称之为该报文的发送器。该单元在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器。接收器：如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元为接收器。报文：报文是网络中交换与传输的数据单元，也称为消息帧。说明：以下讲到的消息帧是MAC层帧格式。2.1.4CAN结构与报文—CAN的消息帧格式标准帧格式：具有11位标识符扩展帧格式：具有29位标识符两种帧格式的区别通过“控制场”（ControlField）中的“识别符扩展”位（IDEbit）来实现(在标准格式中为显性电平(0)，在扩展格式中为隐性电平(1))两种帧格式可出现在同一总线上帧的结构标准帧扩展帧CAN2.0ACAN2.0BCAN的消息帧格式帧的结构RTR:远程传输请求位，在数据帧结构中RTR为显性电平（0），在远程帧中，为隐性电平（1）SRR:替代传输请求位，在扩展格式中始终为隐性位（1）IDE:标识符扩展位，在扩展格式中为隐性电平(1)CAN的消息帧格式CAN消息帧分两类：标准帧格式（CAN2.0A):CAN的消息帧格式CAN消息帧分两类：扩展帧格式（CAN2.0B):2.1.4CAN结构与报文—CAN报文结构CAN消息帧的分类根据用途不同，有4种不同的帧类型数据帧：从发送节点向其它节点发送数据远程帧：向其它节点请求发送具有同一识别符的数据帧

错误帧：指明已检测到总线错误超载帧：超载帧用以在数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时2.1.4CAN结构与报文—数据帧数据帧的组成数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。数据场长度可为0。帧起始（StartOFFRAME,SOF):标志数据帧和远程帧的起始，它仅由1个显位组成。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那个节点的帧起始前沿。带有大约5伏电压（由系统决定）的1位，被送入CAN_H高位传输线，带有大约0伏电压的1位被送入CAN_L传输线。帧起始仲裁场控制场数据场CRC场应答场帧结束2.1.4CAN结构与报文—数据帧数据帧仲裁场：判定数据中的优先权组成：在标准格式中，仲裁场由11为标识符和RTR位组成；在扩展格式中，仲裁场由29为标识符和SRR(替代传输请求)位、标识扩展位位、RTR组成。标识符：标识符的位以从高位到低位的顺序发送，最低位是ID.0。其中最高7位（ID.10～ID.4）不能全是隐性。RTR位在数据帧里必须为显性，而在远程帧里必须为隐性。2.1.4CAN结构与报文—数据帧数据帧仲裁场IDE位（标识符扩展位）：只有在扩展帧当中存在，IDE为隐性电平。CAN的消息帧仲裁场仲裁场判定数据中的优先权，由于CAN总线状态取决于“0”而不是“1”，故报文ID小，优先级别高举例说明，如果多个控制单元都要同时发送各自的数据，那么，具有较高优先权的控制单元，优先发送。节点A节点B节点C2.1.4CAN结构与报文—数据帧仲裁场：CAN的消息帧帧的结构---仲裁场1、远程帧与数据帧发送冲突，谁的优先级别高？2、标准帧与扩展帧的冲突时，谁的优先级别高？数据帧优先级别高于远程帧；标准帧的优先级别高于扩展帧2.1.4CAN结构与报文—数据帧控制场控制场由6位组成，控制场包括数据长度码(DCL)和两个保留位，这两个保留位必须为显性位。数据长度码DLC指出了数据场里的字节数目。数据长度码为4位，控制场里发送。数据长度码中数据字节数目编码，数据字节的允许使用数目为0～8，不能使用其他数值。2.1.4CAN结构与报文—数据帧控制场DLC与实际的数据长度的关系数据字节数目DLCDLC3DLC2DLC1DLC00000010001200103001140100501016011070111810002.1.4CAN结构与报文—数据帧CRC（循环冗余码）场CRC（循环冗余码）场包括CRC序列（15bit）和CRC界定符(DEL，1bit)。2.1.4CAN结构与报文—数据帧CRC（循环冗余码）场CRC（循环冗余码）计算：被除数多项式包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场，无填充位。除数多项式：X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1CRC序列为上述除法运算的余数。CRC循环冗余校验简单例子：被除数多项式：X9+X8+X6+X4+X3+X1+11101011011除数多项式X4+X1+1

100112.1.4CAN结构与报文—数据帧应答场应答场（ACK）为两位，包含应答间隙和应答界定符，如图在应答场中，发送器发送两个隐性位。一个正确地接收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此报文通过发送一个显位报告给发送器。所有接收到匹配CRC序列的站，通过在应答间隙内把显性写入发送器的隐性位来报告。2.1.4CAN结构与报文—数据帧帧结束：每个数据帧和远程帧均由7个隐位组成的标志序列界定。2.1.4CAN结构与报文—远程帧远程帧接收数据的节点可以通过发送一个远程帧来要求源节点发送数据。远程帧由6个不同分位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束。同数据帧相反，远程帧的RTR位是隐位。远程帧不存在数据场。相同ID的数据帧优先于远程帧2.1.4CAN结构与报文—出错帧出错帧由两个不同场组成，第一个场由来自各节点的出错标志叠加而成；第二个场为错误界定符。出错标记有两类：活动错误标志：由6个连续的显性位组成；认可错误标志：由6个连续的隐性位构成，可被来自其他节点的显性位改写。60~682.1.4CAN结构与报文—出错帧出错帧接收节点发现总线上的报文有错误时将会自动发出活动错误标标志（6个连续显性位）。其他节点检测到活动错误标志位后发送错误认可标志（6个连续隐性位）由于各节点发现错误的时间不同，所以总线上实际的错误标志可能由6~12个显性位构成。错误标志传送了以后，每一站就发送“隐性”的位并一直监视总线直到检测出一个“隐性”的位为止。然后就开始发送其余7个“隐性”位活动错误标志错误认可标志2.1.4CAN结构与报文—超载帧超载帧超载帧包括两个位场：超载标志和超载界定。超载标志由6位显性位组成；超载界定符由8个连续的隐性位组成。有三种过载的情况，这三种情况都会引发过载标志的传送：1.接收器的内部情况（此接收器对于下一数据帧或远程帧需要有一延时）。2.在间歇的第一和第二字节检测到一个“显性”位。3.如果CAN节点在错误界定符或过载界定符的第8位（最后一位）采样到一个显性位，节点会发送一个过载帧（不是错误帧）。错误计数器不会增加。2.1.4CAN结构与报文—帧间空间帧间空间数据帧和远程帧均以一种称为帧间空间的位场与先前各种类型的帧（数据帧、远程帧、出错帧或超载帧）相分隔。相反，在超载帧和出错帧前面没有帧间空间，并且多个超载帧前面也不被帧间空间分隔。帧间空间组成包括帧间歇场(ITM)、总线空闲场(busidle)、以及暂停发送位等场构成，其中暂停发送只用于错误认可状态下的节点刚完成发送动作的场合。用于处于错误认可状态的节点刚完成发送动作的场合用于节点处于非错误认可状态或刚完成接收动作的场合2.1.4CAN结构与报文—帧间空间帧间空间报文传送的帧间歇场间歇场由3个隐位组成。间歇期间，不允许启动发送数据帧或远程帧。唯一可以执行的操作是通报超载状态。总线空闲总线空闲时间长短不限。总线一经确认处于空闲状态，则任何节点都可以访问总线来传送信息。因另一帧正在传送而延期发送的帧是从间歇后的第一位开始送出。通过对总线检测，出现在总线空闲期间的显性位被认为是帧起始。暂停发送处于错误认可状态的节点完成其发送动作后，在被容许发送下一帧以前，它要在间歇之后送出8个隐性位。若间歇期间，另外一个节点执行了发送动作，则本节点将会变成正在发送帧的接收器。2.1.4CAN结构与报文—CAN报文编码CAN总线消息帧编码说明构成一消息帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列均借助位填充规则进行编码，以减少传送过程中的出错。当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。数据帧和远程帧的其余位场（CRC界定符、ACK场、帧结束）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，也不进行位填充。报文中的位流按照非归零（NRZ）码方法编码，这意味着一个完整位的位电平要么是显性，要么是隐性。2.1.4CAN结构与报文—CAN报文编码CAN总线消息帧编码填充位也被当成总线数据位处理2.1.4CAN结构与报文—错误类型发送部分位错误：向总线送出一位的某个单元同时也在监视总线，当监视到总线位数值与送出的位数值不同时，则在该位时刻检测到一个位错误。例外情况是，在仲裁场的填充位流期间或应答间隙送出隐位而检测到显位时，不视为位错误。送出认可错误标志的发送器，在检测到显位时，也不视为位错误。应答错误:在应答间隙，发送器未检测到显位时，则由它检出一个应答错误。为什么？2.1.4CAN结构与报文—错误类型接受部分

填充错误：在应使用位填充方式进行编码的报文中，出现了第6个连续相同的位电平时，将检出一个位填充错误。CRC错误：CRC序列是由发送器CRC计算的结果组成的。接收器以与发送器相同的方法计算CRC。如计算结果与接收到的CRC序列不相同，则检出一个CRC错误。形式错误：当固定形式的位场中出现一个或多个非法位时，则检出一个形式错误。2.1.4CAN结构与报文—错误类型出错标记的发送检测到出错条件的节点通过发送错误标志进行标定。当任何站检出位错误、填充错误，形式错误或应答错误时，由该站在下一位开始发送出错标志。当检测到CRC错误时，出错标志在应答界定符后面那一位开始发送，除非其他出错条件的已经错误标志开始发送。2.1.4CAN结构与报文—故障界定故障界定—区别临时错误和永久故障的方法故障界定的目的防止连续发生错误的节点干涉无错节点之间的通信，实现数据传输系统即使在节点发生故障的情况下也能维持很高的可用性。故障界定策略各个CAN节点配备了：•发送错误计数器（TEC）•接收错误计数器（REC）2.1.4CAN结构与报文—故障界定故障界定策略各个CAN节点配备了：•发送错误计数器（TEC）•接收错误计数器（REC）故障界定状态节点处于以下模式： 此时:正常模式 TEC=REC=0主动错误模式 TEC<128和REC<128被动错误模式 TEC>=128或REC>=128总线脱离模式 TEC>2552.1.4CAN结构与报文—故障界定如果一个节点处于下列模式：正常模式或主动错误模式（错误--激活）正常参与总线通信检测到错误时发送活动错误标记（主动错误标记）。被动错误模式（错误--认可）参与总线通信检测到错误时只发送认可错误标记（被动错误标记）。连续发送之间还必须等待更长时间（延迟传输时间=8个位时间）总线脱离模式（错误—离线）不允许参与总线通信总线上监控到128次11个连续隐性位后，被允许进入主动错误模式。然后将TEC和REC复位到0。2.1.4CAN结构与报文—故障界定规则CAN接收错误计数（REC）规则当接收器检测到错误时，REC增加1。以下情况，REC增加8：当错误标志发送以后,接收器检测到的第一个位为“显性”时，接收错误计数值加8。当发送主动错误标志或过载标志时，如果接受器检测到位错误（位错误），则接收错误计数器值加8。发送主动错误、被动错误或超载标记后出现第8个连续显性位；成功接收消息后，REC减少1例外：•如果REC是0，它保持为0；•如果REC>128，它将被设置为119-127之间的值。2.1.4CAN结构与报文—故障界定规则CAN发送错误计数（TEC）规则发射器检测到错误时，TEC增加8；在下列情况同样如此：发送主动错误或超载标记时，发射器检测到位错误；发送主动错误、被动错误或超载标记后出现第8个连续显性位…每个额外的8个连续显性位序列后。成功发送信息后，TEC减少1（已为0时除外）2.1.4CAN结构与报文—故障界定规则在CAN总线中，任何一个单元可能处于下列三种故障状态之一：主动错误、被动错误和总线关闭。2.1.4CAN的物理层物理层的功能模型物理信令：位表达、位同步等功能物理介质附件：总线发送和接收的功能电路介质附属接口：电器接口2.1.4CAN的物理层PLS物理信令子层规范位时间一位的持续时间。石英晶振体----时钟发生器（不稳定）ECU节点需通过再同步进行弥补；额定位速率理想发送器在不经再同步化处理的情况下每秒送出的位数额定位时间额定位时间=1/额定位速率2.1.4CAN的物理层—物理信令（PLS）子层额定为时间的组成同步段（SYNC_SEG

）：这一段时间用来使总线上的各ECU同步。在该段内会出现一个条边沿。传播时间段（PROP_SEG

）：用来对出现在网络内部的物理延迟时间进行补偿；该延迟时间由信号在总线上的传播时间和ECU内部的延迟时间组成相缓冲段1（PHASE_SEG1

）和相缓冲段2（PHASE_SEG1

）用来补偿跳变沿的相位误差；可以被再同步处理延长或缩短。采样点是读取总线电平并将其转换成位值的时刻2.1.4CAN的物理层--物理信令（PLS）子层额定位时间的编排BITTIME=SYNC_SEG+PROP_SEG+PHASE_SEG1+PHASE_SEG2►SYNC_SEG=始终为1个时间量子（CAN时钟段，由振荡器分频而得的）►PROP_SEG=1-8个时间量子（可编程）►PROP_SEG>=2x（总线传播延迟+输入比较器延迟+输出驱动延迟）►PHASE_SEG1=1-8个时间量子（可编程）►PHASE_SEG2=PHASE_SEG1和信息处理时间中的较大者信息处理时间：从采样点开始留出的一段用于计算后继位电平的时间信息处理时间<=2个时间量子2.1.4CAN的物理层--物理信令（PLS）子层同步硬同步：就是由节点检测到的来自总线的沿强迫节点立即确定出其内部位时间的起始位置（同步段的起始时刻）。硬同步的结果是，沿的到来时刻的前一时刻即成为节点内部位时间同步段的起始时刻，并使内部位时间从同步段重新开始。硬同步一般用于报文开始，即总线上的各个节点的内部位时间的起始位置（同步段）是由来自总线的一个报文帧的帧起始的前沿决定的再同步节点根据沿相位误差的大小调整其内部位时间。重同步的结果是，节点内部位时间与来自总线的报文位流的位时间接近或相等，从而使节点能够正确地接收报文。重同步一般用于报文位流发送期间，以补偿各个节点振荡器频率的不一致。2.1.4CAN的物理层--物理信令（PLS）子层同步规则1.在一个位时间里只允许一个同步。2.仅当采集点之前探测到的值与紧跟沿之后的总线值不相符合时，才把沿用作于同步。3.总线空闲期间，有一“隐性”转变到“显性”的沿，无论何时，硬同步都会被执行。4.在其他情况下，所有从隐形到显性的跳变沿都将用于再同步处理。2.1.4CAN的物理层—物理介质附属子层总线电平低速、容错CAN电平·≤125Kbps的比特率·发生总线故障时自动切换为单端接收·40m的最大总线长度·最多32个节点高速CAN电平·500Kbps的比特率·40m的最大总线长度·最多16个节点机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位解释来自CPU的命令控制CAN寄存器的寻址，向CPU提供中断信息和状态信息机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位CPU和BSP（位流处理器）之间的接口。它能够存储要通过CAN网络发送的一条完整报文机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位接受过滤器和CPU之间的接口，用来存储从CAN总线上接受并被确认的信息6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位是一个在发送缓冲器、RXFIFO和CAN总线之间控制数据流的队列发生器。还执行总线上的错误检测、仲裁、填充和错误处理。机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位验收滤波器（ACK）把它的内容和接收到的标识码相比较，以决定是否接收下这条报文。机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位位时序逻辑（BTL）监视串行的CAN总线和位时序BTL还提供了可编程的时间段来补偿传播延时、相位偏移和定义采样点和每一位的采样次数机电工程与自动化学院6.3SJA1000内部结构框图

逻辑管理接口发送缓冲器接收过滤器位流处理器错误管理逻辑位时序逻辑接收缓冲器振荡器复位

负责限制传输层模块的错误它接收来自BSP的出错报告后把有关错误统计告诉BSP和IML6.4基本模式(BasicCAN)一、基本模式下的寄存器地址分配

控制段系统初始化时对控制段进行编程，以配置通讯参数微处理器也可通过控制段来控制总线通讯数据段报文被发送前，微处理器将报文写入发送缓冲区成功接收一个报文后，写入接收缓冲区微处理器读接收缓冲区并释放缓冲区

6.4基本模式(BasicCAN)BasicCan寄存器地址分配寄存器地址功能段寄存器运行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CMRFFH√FFH√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0BTR0FFH×√√7总线定时寄存器1BTR1FFH×√√8输出控制寄存器OCRFFH×√√9仅用于测试10~19发送缓冲器输出缓冲寄存器TXB√√FFH×20～29接收缓冲器输入缓冲寄存器RX√√√√30未用FFH×FFH×31时钟分频器时钟分频寄存器OCR√部分√√√6.4基本模式(BasicCAN)二、SJA1000的工作状态两种状态：复位状态和运行状态1.复位状态三种情况下，SJA1000进入复位状态（1）．软件复位：通过设置控制寄存器CR的RR位为1（2）．硬件复位：在复位引脚上出现一个低电平脉冲（3）．BUS_OFF状态（总线脱离状态）

2.运行状态

在CR的RR位上出现“1-0”的下跳沿时，SJA1000返回运行状态，可通过检测RR来判断SJA1000的工作状态6.5控制段寄存器七、总线定时寄存器BTR0（CAN地址6）6.5控制段寄存器七、总线定时寄存器BTR0（CAN地址6）76543210SJW.1SJW.0BRP.5BRP.4BRP.3BRP.2BRP.1BRP.0BTR0

位域BRP：使得CAN系统时钟周期T_scl可编程T_scl＝2×T_clk×(1＋BRP.0＋2×BRP.1＋4×BRP.2＋8×BRP.3＋16×BRP.4＋32×BRP.5)

位域SJW：使得同步跳转宽度可编程T_sjw＝T_scl×(1＋SJW.0＋2×SJW.1)6.5控制段寄存器同步跳转宽度：定义了一个位周期可以被一次重新同步缩短或延长的时钟周期的最大数目。6.5控制段寄存器一位时间的一般结构图

6.5控制段寄存器七、总线定时