第4章 CAN总线课件

CAN总线测控技术第4章CAN总线4.1概述4.2CAN的的物理层4.3CAN协议规范4.4典型CAN总线器件及应用第4章CAN总线

CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域网，可以归属于工业现场总线的范畴，通常称为CANbus，即CAN总线，是目前国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性，它在汽车领域上的应用最为广泛，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ(奔驰)、BMW(宝马)、volkswagen(大众)等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时，由于CAN总线的特点，其应用范围目前已不仅局限于汽车行业，已经在自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域中得到了广泛应用。

4.1概述4.1.1CAN工作原理、特点4.1.2发展背景及应用情况4.1.3一个典型的工程实例4.1概述

CAN最初出现在汽车工业中，80年代由德国Bosch公司最先提出。最初动机是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。1993年CAN成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519（低速应用）。CAN的规范从CAN1.2规范(标准格式)发展为兼容CAN1.2规范的CAN2.0规范(CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式)，目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范。

4.1.1CAN的工作原理、特点

1．CAN的工作原理

当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。

每组报文开头的11位字符为标识符(CAN2.0A)，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。

当一个节点要向其它节点发送数据时，该节点的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本节点的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状态。

CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时,网上的其它节点处于接收状态。每个处于接收状态的节点对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新节点而无需在硬件或软件上进行修改。

当所提供的新节点是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。2．CAN总线特点

CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN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、优先级判别等项工作。

CAN总线特点如下：（1）可以多主方式工作，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,可以满足不同的实时要求。

（3）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送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。（4）

可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。（5）

直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。（7）节点数实际可达110个。（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。（10）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。（11）

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影响。4.1.2CAN的发展背景及其应用情况1.

CAN的起源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）、EBD（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。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的起源

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的起源

CAN的发展概况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，还有德国两所大学的教授。1986年，Bosch在SAE（汽车工程人员协会）大会上提出了CAN1987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的发展概况1992年，CIA（CANinAutomation）用户组织成立，之后制定了第一个CAN应用层“CAL”。1994年开始有了国际CAN学术年会（ICC）。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。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、矿山等各个行业得到成功应用，其低成本和高可靠性已经得到广泛认同。4.1.3一个典型的工程实例

一汽-大众汽车有限公司2001年12月上市的宝来（Bora）轿车，在动力传动系统和舒适系统中就装用了两套CAN数据传输系统，其中CAN数据传输舒适系统如图4.1所示。接发电机底盘网络

仪表单元

MMMMMMMMMMMM前门单元车身中央控制单元

空调单元

前座单元

顶窗单元

前座单元

左前门单元

MMM后门单元

后门单元

后座单元

MM后窗单元

MMMCANMLIN电机加热器灯具控制面板图例：图4-1CAN数据传输舒适系统CANZONGXIAN

CAN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。

由LIN总线构成的LIN网络作为CAN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

LIN网络（LocalInterconnectNetwork），由汽车厂商为汽车开发，作为CAN网络的辅助网络，目标应用在低端系统，不需要CAN的性能、带宽以及复杂性。

LIN的工作方式是一主多从，单线双向低速传送数据（最高20K位/秒），与CAN相比具有更低的成本，且基于UART接口，无需硬件协议控制器，使系统成本更低。

CAN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。4.2CAN的物理层

物理层被细分成3个子层，它们分别是：l

物理信令位编码定时和同步l

物理媒体连接驱动器和接收器特性l

媒体相关接口总线连接器收发器实现物理媒体连接子层。物理信令子层和数据链路层之间的连接是通过集成的协议控制器实现的，如：PCx82C200、SJA1000等。而媒体相关接口负责连接传输媒体譬如将总线节点连接到总线的连接器，如：PCA82C250、TJA1050等收发器。

图4.2ISO11898标准数据链路层和物理层结构图

4.2.1CAN的网络拓扑

CAN以多主方式工作，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，而不分主从，通信方式灵活。其网络拓扑形式大多是总线型结构，拓扑示意图见图4.3。

节点1节点2节点3节点4CAN总线图4.3CAN的总线型网CAN的网络拓扑4.2CAN的物理层4.2.2CAN的物理媒体连接

CAN总线物理层的物理媒体连接比较灵活，可以采用共地的单线式（汽车常用）、双线式、同轴电缆、双绞线、光缆等，理论上节点数目没有限制，实际可达110个。电子信号在总线上会被信号线终端反射回来，避免信号的反射对节点正确读取总线电压非常重要。在总线的两个终端加上终端电阻以终结总线，可以避免信号反射。

CAN总线具有两种逻辑状态，隐性和显性。隐性状态下，VCAN-H和VCAN-L被固定为平均电压电平，两者电压差为0。显性状态下，VCAN-H和VCAN-L分别为3.5V和1.5V，两者差分电压大于2V。如图4.4所示。

隐性状态隐性状态显性状态图4.4根据ISO11898的额定总线电平

4.3CAN协议规范

4.3.1基本术语4.3.2CAN的报文及结构4.3.3CAN的位仲裁技术4.3CAN协议规范

CAN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。CAN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CAN。在汽车电子行业里，使用CAN连接发动机控制单元、传感器、防刹车系统、等等，其传输速度可达1Mbit/s。同时，可以将CAN安装在卡车本体的电子控制系统里，诸如车灯组、电气车窗等等，用以代替接线配线装置。

技术规范的目的是为了在任何两个CAN仪器之间建立兼容性。可是，兼容性有不同的方面，比如电气特性和数据转换的解释。为了达到设计透明度以及实现灵活性，根据ISO/OSI参考模型，CAN2.0规范细分为以下不同的层次：数据链路层和物理层(如图4.5所示)。

位编码/解码位定时同步驱动器接收器特性逻辑链路子层LLC

接收滤波超载通知恢复管理介质访问控制子层MAC

数据包装/解包帧编码介质访问管理错误监测出错标定应答串并转换数据链路层物理层故障界定总线故障管理监控器图4.5CAN协议分层结构和功能1.CAN规范中的对应ISO/OSI参考模型的网络层在以前版本的CAN规范中，数据链路层的LLC子层和MAC子层的服务及功能分别被解释为“对象层”和“传输层”。

逻辑链路控制子层(LLC)的作用范围如下：

•为远程数据请求以及数据传输提供服务。

•确定由实际要使用的LLC子层接收哪一个报文。

•为恢复管理和过载通知提供手段。

MAC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。位定时的一些普通功能也可以看作是MAC子层的一部分。

物理层的作用是在不同节点之间根据所有的电气属性进行位的实际传输。2．基本概念

CAN具有以下的属性：

•报文的优先权

•保证延迟时间

•设置灵活

•时间同步的多点接收•系统内数据的连贯性

•多主机

•错误检测和错误标定

•只要总线一处于空闲，就自动将破坏的报文重新传输

•将节点的暂时性错误和永久性错误区分开来，并且可以自动关闭由OSI参考模型分层CAN结构的错误的节点。依据ISO/OSI参考模型的层结构具有以下功能:

•物理层定义信号是如何实际地传输的，因此涉及到位时间、位编码、同步的解释。技术规范没有定义物理层的驱动器/接收器特性，以便允许根据它们的应用，对发送媒体和信号电平进行优化。

•MAC子层是CAN协议的核心。它把接收到的报文提供给LLC子层，并接收来自LLC子层的报文。MAC子层负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定。MAC子层也被称作故障界定的管理实体监管。此故障界定为自检机制，以便把永久故障和短时扰动区别开来。

•LLC子层涉及报文滤波、过载通知、以及恢复管理。4.3.1基本术语

1．报文总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度受限。当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。

2．信息路由在CAN系统里，CAN的节点不使用任何关于系统配置的报文（比如，节点地址）。这样不用依赖应用层以及任何节点软件和硬件的改变，就可以在CAN网络中直接添加节点，提高了系统灵活性。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，网络上所有的节点可以通过报文滤波确定是否应对该数据做出反应。为确保报文在CAN网络里同时被所有的节点接收（或同时不被接收），要通过多播和错误处理的原理实现的。

3．位速率不同的系统，CAN的速度不同。在一个给定的系统里，位速率是唯一的，并且是固定的。

4．优先权在总线访问期间，识别符定义一个静态的报文优先权。

5．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。

6．仲裁只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。如果2个或2个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总线访问冲突。

仲裁的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。如果发送的是一“隐性”电平而监视的是一“显性”电平（见总线值），那么单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。

7．错误检测

(1)要进行检测错误，必须采取以下措施：

•监视（发送器对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较）

•循环冗余检查

•位填充

•报文格式检查

(2)错误检测的执行.错误检测的机制要具有以下的属性：

•检测到所有的全局错误

•检测到发送器所有的局部错误

•可以检测到报文里多达5个任意分布的错误

•检测到报文里长度低于15（位）的突发性错误

•检测到报文里任一奇数个的错误

(3)错误标定和恢复时间任何检测到错误的节点会标志出损坏的报文。此报文会失效并将自动地开始重新传送。如果不再出现错误的话，从检测到错误到下一报文的传送开始为止，恢复时间最多为31个位的时间。

8．故障界定

CAN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。

9．总线值总线有二个互补的逻辑值：“显性”或“隐性”。“显性”位和“隐性”位同时传送时，总线的结果值为“显性”。比如，在总线的“写与”执行时，逻辑0代表“显性”等级，逻辑1代表“隐性”等级。

10．应答所有的接收器检查报文的连贯性。对于连贯的报文，接收器应答，对于不连贯的报文，接收器作出标志。

4.3.2CAN的报文及结构标准帧

11位标识符扩展帧

29位标识符帧类型数据帧、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：任何单元一但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）之间提供一附加的延时。1.数据帧由7个不同的场组成。数据场长度可为0CAN2.0B存在标准和扩展两种帧格式为了设计简单，可以对标准格式执行部分扩展，不一定要完全扩展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SOFRTRIDEr0DLC仲裁场控制场数据场11位标识符SOFRTRIDEDLC18位标识符

r1

r0SRR数据帧的标准格式和扩展格式帧起始（SOF）仅由一显位构成。所有站都必须同步于首先发送的那个帧起始前沿仲裁场（标准格式）由11位标识符ID28~ID18、远程发送请求位RTR组成，其中ID高七位不可全为1（隐性）。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。IDE位在扩展格式中位于仲裁场而在标准格式中位于控制场。数据帧的标准格式和扩展格式控制场由6个位组成数据长度码DLC3~DLC0指示数据场的字节数，0~8，其他数值不允许使用。保留位r1和r0必须为0，IDE(标准格式)=0数据场：0~8个字节，8位/字节，MSB先发CRC场由15位CRC序列和1位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数据帧的标准格式和扩展格式应答场为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：由7个隐位组成，不进行位填充。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，所以数据长度码没有意义。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）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3.错误帧检测到错误条件的“错误被动”站发送被动错误标志。从那时开始，等待6个相同极性的位，一旦等到，被动错误标志就算完成错误界定符包括8个隐性位。一个站发送错误标志以后，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。4.过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）导致发送过载标志的条件：①接收器内部要求延迟下一个数据帧或远程帧，②在间歇场第一或第二位检测到一个显性位,

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。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载界定符过载标志4.过载帧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。5.帧间空间间歇

间歇包括3个“隐性”的位。间歇期间，所有的站均不允许传送数据帧或远程帧，唯一要做的是标示一个过载条件。总线空闲

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后的第一个位。总线上检测到的“显性”的位可被解释为帧的起始。挂起传送“错误被动”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8个“隐性”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4.3.3CAN的位仲裁技术

显性隐性失去仲裁节点1节点2线上可见站3报文站1报文站2报文01111110000报文标识符01001100000010011100001丢掉0100110000001001110000101001100000丢掉跟踪图4.15位仲裁示意图

注意，总线中的信号持续跟踪最后获得总线读取权的站的报文。

这种非破坏性位仲裁方法的优点在于，在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前，报文的起始部分已经在网络上传送了。所有未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站，并且不会在总线再次空闲前发送报文。

CAN具有较高的效率是因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用，这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处理的。4.4典型CAN总线器件及应用4.4.1SJA1000CAN控制器4.4.2PCA82C250CAN收发器4.4.3CANBUS节点设计举例CAN控制器的作用完成CAN规范所规定的物理层和数据链路层大部分功能有微处理器接口，易于连接单片机结构分两种类型，独立IC或与单片机集成在一起，SJA1000属于前者属于后者的有：PHILIPS的87C591、LPC2119，西门子的C167C，INTEL的80C196CA等都遵循CAN2.0规范，掌握其中一种就可触类旁通

4.4.1SJA1000CAN控制器

SJA1000是一个独立的CAN控制器，它在汽车和普通的工业应用上有先进的特征，适合于多种应用特别在系统优化诊断和维护方面非常重要。

SJA1000独立的CAN控制器有2个不同的操作模式：

1

BasicCAN模式：和PCA82C200兼容。BasicCAN模式是上电后默认的操作模式，因此用PCA82C200开发的已有硬件和软件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。

2PeliCAN模式：是新的操作模式。它能够处理所有CAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使SJA1000能应用于更宽的领域。工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择，复位时默认模式是BasicCAN模式。

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SJA100082C250TXRXCAN总线分布模块1分布模块21.SJA1000控制器的结构发送缓冲区验收滤波器接收FIFOCAN2.0B核心模块接口管理逻辑主控制器收发器SJA1000CAN总线线路

CAN核心模块：根据CAN规范控制CAN帧的发送和接收。

接口管理逻辑：用于连接外部主控制器。SJA1000通过复用的地址/数据总线，与主控制器联系。

发送缓冲器：用于存储一个完整的扩展的或标准的报文。当主控制器初始发送时，接口管理逻辑会使CAN核心模块从发送缓冲器读CAN报文。

验收滤波器：通过这个可编程的滤波器能确定主控制器要接收哪些报文。

接收FIFO：用于存储所有收到的报文，储存报文的多少由工作模式决定，最多能存储32个报文。

SJA1000发送缓冲器的布局CAN地址内容16TX帧信息17TX标识码118TX标识码219TX数据字节120TX数据字节221TX数据字节322TX数据字节423TX数据字节524TX数据字节625TX数据字节726TX数据字节827未用28未用标准帧格式CAN地址内容16TX帧信息17TX标识码118TX标识码219TX标识码320TX标识码421TX数据字节122TX数据字节223TX数据字节324TX数据字节425TX数据字节526TX数据字节627TX数据字节728TX数据字节8扩展帧格式SJA1000接收缓冲器(FIFO)的布局地址内容(标准帧)内容(扩展帧)16RX帧信息RX帧信息17RX标识码1RX标识码118RX标识码2RX标识码219RX数据字节1RX标识码320RX数据字节2RX标识码421RX数据字节3RX数据字节122RX数据字节4RX数据字节223RX数据字节5RX数据字节324RX数据字节6RX数据字节425RX数据字节7RX数据字节526RX数据字节8RX数据字节627RX数据字节728RX数据字节8图4.17SJA1000控制器功能框图

2.SJA1000控制器功能框图2.SJA1000控制器功能框图（1)

接口管理逻辑（IML）接口管理逻辑解释来自CPU的命令，控制CAN寄存器的寻址，向主控制器提供中断信息和状态信息。（2)

发送缓冲器（TXB）发送缓冲器是CPU和BSP（位流处理器）之间的接口，能够存储发送到CAN网络上的完整信息，缓冲器长13个字节，由CPU写入、BSP读出。（3)接收缓冲器（RXB，RXFIFO）接收缓冲器是验收滤波器和CPU之间的接口，用来储存从CAN总线上接收的信息。（4)

验收滤波器（ACF）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。

（5)位流处理器（BSP）

位流处理器是一个在发送缓冲器、RXFIFO和CAN总线之间，控制数据流的程序装置，它还在CAN总线上执行错误检测、仲裁填充和错误处理。

（6)位时序逻辑（BTL）

位时序逻辑监视串口的CAN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CAN总线位流（硬同步），接收信息时再次同步下一次传送（软同步）。BTL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。（7)错误管理逻辑（EML）

EML负责传送层模块的错误管制。它接收BSP的出错报告。通知BSP和IML进行错误统计。

2.SJA1000控制器功能框图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1MbpsCAN输出驱动器可配置工作温度-40~125℃

扩展的报文验收滤波器，可置成单滤波或双滤波模式4.4.282C250CAN收发器

PCA82C250是CAN协议控制器和物理总线的接口。此器件对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接收能力。又称为总线驱动器。符合ISO11898标准，最高速率1Mbps；抗汽车环境瞬间干扰，具有保护总线能力；斜率控制，降低射频干扰RFI；热保护以及电源和地短路保护；低电流待机模式；未上电的节点对总线无影响；可连接110个节点；工作温度-40～+125℃。4.4.282C250CAN收发器内部具有限流电路，可防止发送输出级对电源、地或负载短路。虽然短路出现时功耗增加但不至于损坏器件。若结温超过160℃，则两个输出端电流限将减小，从而限制了芯片温升。器件的所有其他部分将继续工作。双线差分驱动有助于抑制汽车等恶劣电器环境下的瞬变干扰。PCA82C250收发器的典型应用如图。SJA1000的RX和TX分别通过光电隔离电路连接到82C250，82C250的差动收发端CANH和CANL连接到总线电缆。输入RS用于模式控制。Vref输出电压是0.5×Vcc，（Vcc=5V）。4.4.282C250CAN收发器CAN总线系统智能节点硬件设计4.4.3CANBUS节点设计举例

1.网络拓朴

CAN-bus采用总线网络拓朴结构，在一个网络上至少需要有2个CAN-bus节点存在。在总线的2个终端，各需要安装1个120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2个，中间节点就不要求安装120Ω终端电阻。终端电阻CAN-bus节点1CANHCANL节点2CANHCANL节点3CANHCANL节点4CANHCANL图4.26CAN总线网络拓朴示意图

虽然每一个节点根据应用系统的任务有各自控制功能，但完成CAN-bus信息交换的功能是相同的。CANbus节点一般由微处理器、CAN控制器、CAN收发器三部分组成。微处理器CAN控制器CAN收发器RXTXCAN总线

控制装置、传感器、变送器、人机接口等

CANBus节点图4.27CANbus节点示意图

2.硬件设计

如图4.28所示为CAN总线系统节点硬件电路原理图。从图中可以看出，电路主要由三部分所构成，微控制器89C51、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线收发器82C250。微处理器89C51负责SJA1000的初始化，通过控制SJA1000实现数据的接收和发送等通信任务。