CANBUS培训课件带视频讲解

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1:网络组建2:总线节点组成3:总线电平（总线上物理信号）4:抗电磁干扰能力5:通信原理（广播方式）6:帧种类7:数据帧解析8:数据帧仲裁段解析9:数据帧控制段解析10:数据帧数据段解析11:发送冲突处理办法(仲裁办法)12:位填充规则(Bit-StuffingRule)13:错误种类14:位时序以及同步15:错误计数器第1页1:CANbus网络组建所有节点通过两条线连接起来。两条线分别称为CAN_H和CAN_L。假如要求不高，一般用带屏蔽双绞线就能够了。网络两端必须有120欧终端电阻。因此在设计线路板时候都要有一种120欧电阻，一般1/4瓦就够了。通过跳线或者拨码开关选择是否使用这个电阻。第2页2:CANbus节点组成一种节点一般包括3个部分：微控制器，CAN控制器和CAN收发器。典型组合有：51单片机+SJA1000+PCA82C250(5V)。另外，有微控制器内部已经包括了CAN控制器，例如STM32。STM32+SN65HVD230(3.3V)。收发器一般都是8个引脚芯片。集成CAN控制微控制器将是将来CANBUS应用首选。第3页3:CANbus上总线电平(总线上物理信号)CANBUS上总线电平称为隐性电平和显性电平。Recessive：隐性(代表逻辑1)CAN_H=CAN_L=2.5V两条线上电压差：0VDominant：显性(代表逻辑0)CAN_H=3.5V/CAN_L=1.5V两条线上电压差：2V假如CAN控制器发送逻辑1时，CAN收发器使CAN_H和CAN_L都为2.5V，这时，两条线上电压差为0V。总线上称为隐性电平。假如CAN控制器发送逻辑0时，CAN收发器使CAN_H为3.5V，CAN_L为1.5V，这时，两条线上电压差为2V。总线上称为显性电平。多种节点同步开始发送时，会包括到总线仲裁（也就是谁能够继续发送）。显性电平优先级高于隐性电平，后来会专门讲，这里先提一下。第4页4:CANbus抗电磁干扰能力假如出现电磁干扰，那么肯定会同步干扰到CAN_H和CAN_L两条线。CAN收发器始终采集是这两条线上电压差，而电压差不会由于干扰而变化，这种方式显著提升了抗干扰能力。这就是为何采取差分传输原因。第5页5:CANbus通信原理(广播方式)每一种节点都能够积极发送帧。(帧是CAN协议要求发送或接收单位)每一种节点都能够接收到来自其他节点发送帧。但详细要不要接收，由你决定。一般是通过配备CAN控制器过滤器寄存器来设置。一旦设置好，CAN控制器会根据你设置，自动去判断要不要接收，完全由硬件实现，这个判断要不要接收过程，也叫过滤。第6页6:CANbus帧种类大家不要被这样多种类帧吓坏了，其实很多都是由硬件自动实现。通信是通过以上5种类型帧进行。帧由段组成，段由二进制位组成。发送或者接收只能以帧为单位！！！！！数据帧和远程帧有标准格式和扩展格式两种。标准格式有11位标识符（Identifier:简称ID），扩展格式有29位标识符。错误帧,过载帧和帧间隔都是由硬件实现，我们无法用软件控制。对于应用者来说是透明，我们完全能够不用管它们。数据帧和远程帧构造上差不多，最大区分就是远程帧没有数据段。数据帧也是最复杂帧，因此我们重点解析数据帧。

帧帧用途1数据帧用于一种节点传送信息到其他任一或所有节点2远程帧用于一种节点积极要求其他节点发送信息3错误帧假如节点在接收过程中检测到错误，它就会发送一种错误帧4过载帧当一种节点正忙于处理接收信息,能够通知其他节点暂缓发送新报文5帧间隔帧与帧之间间隔第7页7:CANbus数据帧解析数据帧由7个段组成。(1)帧起始(SOF)：表达帧开始。(2)仲裁段(ArbitrationField)：表达该帧优先级(主要就是ID)。(3)控制段(ControlField)：表白数据字节数。(4)数据段(DataField)：数据详细内容，可发送0～8个字节数据。(5)CRC段(CRCField)：用于校验传输是否正确。(6)ACK段(ACKField)：表达确认是否正常接收。(7)帧结束(EOF)：表达此帧结束。其中帧起始,CRC段,ACK段,帧结束由硬件实现。第8页8:CANbus数据帧仲裁段解析标准格式标识符长度是11位，紧随其后是RTR位，用于表白此帧是数据帧还是远程帧。IDE位用于表白此帧是标准帧还是扩展帧。扩展格式标识符长度是29位，紧随其后是RTR位，用于表白此帧是数据帧还是远程帧。IDE位用于表白此帧是标准帧还是扩展帧。CAN控制器都有有关寄存器与这些位对应。只需要操作寄存器就行了。ID能够根据自己需要设置，例如能够把它当做地址。节点接收数据时候主要就是过滤这里设置ID。这点非常主要，要认真体会！！！！！！第9页9:CANbus数据帧控制段解析保存位（r0、r1），CAN控制器硬件会自动处理,我们不论它。数据长度码（DLC0---DLC3），CAN控制器有对应寄存器用来设置数据长度。数据字节数必须为0～8字节。但接收方对DLC=9～15情况并不视为错误。第10页10:CANbus数据帧数据段解析数据段就是你想发送数据。可包括0～8个字节数据。CAN控制器有对应寄存器，直接填入数据就行了。总结一下：我们做软件时候只要设置ID,RTR,IDE,数据长度和详细数据，这些都有有关寄存器供我们操作。CAN控制器硬件会负责把这些东西打包成帧格式。第11页11:CANbus发送冲突处理办法(仲裁办法)在总线空闲时，最先开始发送节点取得发送权，一旦开始发送，不会被其他节点抢占。多种节点同步开始发送时，各发送节点从仲裁段第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多节点可继续发送。(Dominant：显性优先)第12页12:CANbus位填充规则(Bit-StuffingRule)位填充是为避免突发错误而设定功能。当同样电平连续5位时则添加一种位反型数据。位填充组成如上图所示,硬件自动实现。第13页13:CANbus错误种类当发生错误时，一般都会触发错误中断，能够查看中断标志位，理解详细发生了什么类型错误，然后根据本身情况处理。错误种类错误内容1:位错误当发送器将自己发送电平与总线上电平相比较，发觉二者不相等时产生2:填充错误当节点检测到6个相同电平值连续位时发生。在正常情况下，当发送器检测到它已经发送了5个数值相同连续位时，那么它将在第六位上插入一种取反值（称之为位填充）。这样，当节点检测到6个连续具有相同值位时，即产生一种填充位错误。3:CRC错误当CRC（循环冗余检查）值与发送器生成值不匹配时发生。每一帧包括一种由发送器初始化循环冗余检查（CRC）域。接收器计算出CRC值，并与发送器产生值相比较。假如两个值不相等，即产生CRC错误。4:格式错误当在一必须发送预定值区内检测到非法位时发生。确定预定义位值必须在CAN帧内一种确定点发送，假如在这些区域中一种内检测到非法位值，即产生格式错误。5:ACK错误当发送器确定信息没有得到应答时发生。在数据帧及远程帧之间存在一种应答时间段。该时间段内，所有接收节点，无论是否是预定接收者都必须对接收信息作出应答。第14页14:CANbus位时序以及同步正常位时间=1/波特率。例如：1M波特率。一种位时间就是1微秒。一种位时间我们人为地把它细分为4段。同步段(SS)监视由隐性电平到显性电平边缘并使之同步。传输时间段(PTS)用于吸取CAN网络上物理延迟。相位缓冲段1(PBS1)相位缓冲段2(PBS2)再同步时，用于赔偿相位误差。第15页同步重新同步跳跃宽度(SJW)：对相位误差进行同步赔偿最大值。图中加大或者减小量就是这个SJW。第16页位时序设定举例假如CAN波特率为1M,接收采样时钟为8M，那么我们把8M时钟分为8份，其中SS:一份,PTS:3份,PBS1:2份，PBS2:2份。份尚有一种正式名称:TimeQuantum(tq)。第17页15:CANbus错误计数器节点始终处于3种状态之一积极错误状态：积极错误状态是能够正常参与总线通信状态。被动错误状态：被动错误状态是易引发错误状态。总线关闭态：总线关闭态是不能参与总线上通信状态，信息接收和发送均被严禁。这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理，根据计数值决定进入何种状态。错误状态和计数值关系如上表所示。处于总线关闭态节点，检测到128次连续11个位隐性位则：TEC=0REC=0。相称于自动恢复。单元错误状态发送错误计数值（TEC）接收错误计数值（REC）积极错误状态0～127且0～127被动错误状态128～255或128～255总线关闭态256

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～第18页北极星电子CANBUS周围产品介绍PCI8510：基于PCI总线PCCAN接口卡。CAN控制器为SJA1000.工业级。收发速度达8000帧/秒以上。USBCAN：基于USB总线PCCAN接口卡。CAN控制器为SJA1000或者STM32(驱动提供各自寄存器操作)，并有一路或者两路CAN通道。工业级。接收速度可达7500扩展帧/秒。CANBUS协议分析仪：基于USB总线CAN协议分析仪。可解析CANOpenJ1939DeviceNet协议。以及常规CAN数据分析。更多资料：STM32CAN发送和接收过滤详解