1、什么是CAN ? CAN CAN 全稱為全稱為Controller Area Network Controller Area Network 即控制器局域網，即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一；是國際上應用最廣泛的現場總線之一； 最初最初CAN CAN 被設計作為汽車環境中的微控制器通訊在車載被設計作為汽車環境中的微控制器通訊在車載各電子控制裝置各電子控制裝置ECU ECU 之間交換信息形成汽車電子控制網之間交換信息形成汽車電子控制網絡比如發動機管理系統變速箱控制器儀表裝備電子主干系絡比如發動機管理系統變速箱控制器儀表裝備電子主干系統中均嵌入統中均嵌入CAN CAN 控制裝置；控

2、制裝置； 一個由一個由CAN CAN 總線構成的單一網絡中理論上可以掛接無數總線構成的單一網絡中理論上可以掛接無數個節點，實際應用中節點數目受網絡硬件的電氣特性所限個節點，實際應用中節點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。例如當使用制。例如當使用Philips P82C250 Philips P82C250 作為作為CAN CAN 收發器時同收發器時同一網絡中允許掛接一網絡中允許掛接110 110 個節點；個節點； CAN CAN 可提供高達可提供高達1Mbit/s 1Mbit/s 的數據傳輸速率這使實時控制的數據傳輸速率這使實時控制變得非常容易，另外硬件的錯誤檢定特性也增強了變得非常容易，另外硬

3、件的錯誤檢定特性也增強了CAN CAN 的抗電磁干擾能力的抗電磁干擾能力。第1頁/共92頁CAN 是怎樣發展起來的？ CANCAN最初出現在最初出現在8080年代末的汽車工業中，由德國年代末的汽車工業中，由德國BoschBosch公司最先提出。當時，由于消費者對于汽公司最先提出。當時，由于消費者對于汽車功能的要求越來越多，而這些功能的實現大多車功能的要求越來越多，而這些功能的實現大多是基于電子操作的，這就使得電子裝置之間的通是基于電子操作的，這就使得電子裝置之間的通訊越來越復雜，同時意味著需要更多的連接信號訊越來越復雜，同時意味著需要更多的連接信號線。提出線。提出CANCAN總線的最初動機就是

4、為了解決現代汽總線的最初動機就是為了解決現代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。于是，他們設計了一個單一的網增加的信號線。于是，他們設計了一個單一的網絡總線，所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。絡總線，所有的外圍器件可以被掛接在該總線上。19931993年，年，CAN CAN 已成為國際標準已成為國際標準ISO11898(ISO11898(高速應高速應用用) )和和ISO11519ISO11519（低速應用）。（低速應用）。 第2頁/共92頁 CANCAN是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁是一種多

5、主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km10Km時，時，CAN CAN 仍可仍可提供高達提供高達50Kbit/s50Kbit/s的數據傳輸速率。的數據傳輸速率。 由于由于CANCAN總線具有很高的實時性能，因此，總線具有很高的實時性能，因此，CANCAN已經在汽車工業、航空工業、工業控已經在汽車工業、航空工業、工業控制、安全防護等領域中得到了廣泛應用。制、安全防護等領域中得到了廣泛應用。 第3頁/共92頁CAN總線的主要特點 它是一種多主總線，通信介質可以

6、是雙絞線、同軸電纜和光纖，通信距離最遠可達10km（5kb/s），最高速率可達1Mb/s（40m). CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作。 CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，數據塊的標識碼可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義211或229個不同的數據塊，讓各節點通過濾波的方法分別接收指定標識碼的數據。這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式

7、控制系統中非常有用。第4頁/共92頁CAN總線的特點 數據段長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。同時，8個字節不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。在每幀中都有CRC校驗及其它檢錯措施，保證了數據通信的可靠性。 CAN總線采用了多主競爭式總線結構，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節點可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送信息而不分主次，因此可在各節點之間實現自由通信。 網絡上的節點可以定義成不同的優先級，利用接口電路中線與功能，巧妙地實現無破壞性的基于優先權的仲裁 網絡上的節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動

8、關閉總線的功能第5頁/共92頁第6頁/共92頁CAN 是怎樣工作的？ CAN 通訊協議主要描述設備之間的信息傳遞方式，CAN 層的定義與開放系統互連模型OSI 一致。每一層與另一設備上相同的那一層通訊實際的通訊發生在每一設備上相鄰的兩層，而設備只通過模型物理層的物理介質互連。 CAN 的規范定義了模型的最下面兩層：數據鏈路層和物理層。應用層協議可以由CAN 用戶定義成適合特別工業領域的任何方案。已在工業控制和制造業領域得到廣泛應用的標準是DeviceNet ，這是為PLC 和智能傳感器設計的；在汽車工業許多制造商都應用他們自己的標準。第7頁/共92頁CAN的工作原理 當CAN總線上的一個節點(

9、站)發送數據時,它以報文形式廣播給網絡中所有節點。對每個節點來說,無論數據是否是發給自己的,都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符,定義了報文的優先級,這種報文格式稱為面向內容的編址方案。在同一系統中標識符是唯一的,不可能有兩個站發送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時,這種配置十分重要。 CAN總線的報文發送和接收。當一個站要向其它站發送數據時,該站的CPU將要發送的數據和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片,并處于準備狀態;當它收到總線分配時, 轉為發送報文狀態。CAN芯片將數據根據協議組織成一定的報文格式發出,這時網上的其它站處于接收狀態。每個處于接收狀態的站對接收到

10、的報文進行檢測,判斷這些報文是否是發給自己的,以確定是否接收它。 由于CAN總線是一種面向內容的編址方案,因此很容易建立高水準的控制系統并靈活地進行配置。我們可以很容易地在CAN總線中加進一些新站而無需在硬件或軟件上進行修改。當所提供的新站是純數據接收設備時,數據傳輸協議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化,即總線上控制器需要測量數據時,可由網上獲得,而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。第8頁/共92頁CAN的一些基本概念 報文 總線上的信息以不同的固定報文格式發送，但長度受限。當總線空閑時任何連接的單元都可以開始發送新的報文。第9頁/共92頁信息路由 在CAN系統里，節點不

11、使用任何關于系統配置的信息（比如站地址）。以下是幾個重要的概念： 系統靈活性：不需要改變任何節點的應用層及相關的軟件或硬件，就可以在CAN網絡中直接添加節點。 報文路由：報文的內容由識別符命名。識別符不指出報文的目的地，但解釋數據的含義。因此網絡上所有節點都可以通過報文濾波確定是否應對該數據做出反應。 多播：由于引入了報文濾波的概念，任何數目的節點都可以接受報文，并同時對此報文做出反應。 數據連貫性：在CAN網絡內，可以確保報文同時被所有的節點接受（或同時不接受）。因此系統的連貫性是通過多播和錯誤處理的原理實現的。第10頁/共92頁 報文 總線上的信息以不同的固定報文格式發送，但長度受限。當總

12、線空閑時任何連接的單元都可以開始發送新的報文。 位速率： 不同的系統，CAN的速度不同。可是在一個給定系統中，位速率是唯一的，并且是固定的。 優先權： 在總線訪問期間，識別符定義一個靜態的報文優先權。第11頁/共92頁 遠程數據請求： 通過發送遠程幀，需要數據的節點可以請求另一節點發送相應的數據幀。數據幀和相應的遠程幀是由相同的標識符命名的。 多主機： 總線空閑時，任何單元都可以開始傳送報文。具有較高優先權報文的單元可以獲得總線訪問權。第12頁/共92頁 仲裁： 只要總線空閑，任何單元都可以開始發送報文。如果2個或2個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。通過使用識別符的位形式仲

13、裁就可以解決沖突。仲裁的機制確保信息和時間均不會損失。當具有相同識別符的數據幀和遠程幀同時初始化時，數據幀優先于遠程幀。仲裁期間，每一個發送器都對發送位的電平與被監控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續發送。如果發送的是“隱性”電平而監控到“顯性”電平（見總線值），那么該單元就失去了仲裁，必須退出發射狀態。第13頁/共92頁 安全性：為了獲得最安全的數據發送，CAN的每一個節點均采取了很強的措施進行錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。第14頁/共92頁 錯誤檢測：為了檢測錯誤，必須采取以下的措施： 監視（發送器對發送位的電平與被監控的總線電平進行比較） 循環冗余檢查 位填充 報文格式

14、檢查 錯誤檢測的執行：錯誤檢測的機制要具有以下的屬性： 檢測到所有的全局錯誤 檢測到發送器所有的局部錯誤 可以檢測到報文里多達5個的任意分布錯誤 檢測到一個報文長度低于15位的突發性錯誤 檢測到一個報文里奇數個的錯誤 對于沒有被檢測到的錯誤報文，其殘余錯誤可能性概率低于報文錯誤率4.710-11。第15頁/共92頁 錯誤標定和恢復時間： 任何檢測到錯誤的節點會標志出已損壞的報文。此報文會失效并自動開始重新傳輸。如果不再出現新錯誤的話，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復時間最多為29個位的時間。 故障界定： CAN節點能夠把永久故障和短暫擾動區分開，永久故障的節點會被關閉。 連接： CA

15、N串行通訊鏈路是可以連接許多單元的總線。理論上，可連接無數多的單元。但由于實際上受延遲時間或總線線路上電氣負載的影響，連接單元的數量是有限的。第16頁/共92頁 單通道： 總線是由單一進行雙向位信號傳送的通道組成。通過此通道可以獲得數據的再同步信息。要使此通道實現通訊，有許多方法可以采用，如使用單芯線（加上接地）、2條差分線、光纜等。這本技術規范不限制這些實現方法的使用，即未定義物理層。 總線值： 總線可以具有兩種互補的邏輯值之一：“顯性”位和“隱性”位同時傳送時，總線的結果值為“顯性”。比如，在執行總線的“線與”時，邏輯0代表顯性等級，邏輯1代表隱性等級。本技術規范不給出這些邏輯電平的物理狀

16、態（如電壓和光）。 應答： 所有的接收器檢查報文的連貫性。對于連貫的報文，連接器應答；對于不連貫的報文，接收器做出標志。第17頁/共92頁 睡眠模式/喚醒： 為了減少系統電源的功率消耗。可以將CAN器件設為睡眠模式以便停止內部活動及斷開與總線驅動器的連接。CAN器件可由總線激活，或系統內部狀態而被喚醒。喚醒時，雖然傳輸層要等待一段時間使系統振蕩器穩定，然后還要等待一段時間直到與總線活動同步（通過檢查11個連續的隱性的位），但在總線驅動器被重新設置為“總線在線”之前，內部運行已重新開始。為了喚醒系統上正處于睡眠模式的其他節點，可以使一特殊的喚醒報文，此報文具有專門的、最低等級的識別符。（rrr

17、rrrd rrrr; r=“隱性” d =“顯性”）第18頁/共92頁CAN 具有以下的屬性 報文的優先權報文的優先權 保證延遲時間保證延遲時間 設置靈活設置靈活 時間同步的多點接收時間同步的多點接收 系統寬數據的連貫性系統寬數據的連貫性 多主機多主機 錯誤檢測和標定錯誤檢測和標定 只要總線一處于空閑就自動將破壞的報文重新傳只要總線一處于空閑就自動將破壞的報文重新傳輸輸 將節點的暫時性錯誤和永久性錯誤區分開來并且將節點的暫時性錯誤和永久性錯誤區分開來并且可以自動關閉錯誤的節點可以自動關閉錯誤的節點第19頁/共92頁CANCAN總線的網絡結構總線的網絡結構 CAN總線也是建立在ISO參考模型基礎

18、上的，不過只采用了其中最關鍵的兩層，即物理層和數據鏈路層.第20頁/共92頁 物理層的主要內容是規定通信介質的機械、電氣、功能和規程特性 數據鏈路層的主要功能是將要發送的數據進行包裝，即加上差錯校驗位、數據鏈路協議的控制信息、頭尾標記等附加信息組成數據幀，從物理信道上發送出去，在接收道數據幀后，再把附加信息去掉，得到通信數據 媒體訪問控制子層MAC：傳輸規則 邏輯控制子層LLC：報文的濾波和報文的處理 CAN總線的物理層和數據鏈路層的功能在CAN控制器中完成第21頁/共92頁CAN-bus 規范 CAN-bus CAN-bus 規范（規范（ Version 2.0 Version 2.0 ）

19、CAN2.0A CAN2.0A ：CANCAN標準報文格式標準報文格式 CAN2.0B CAN2.0B ：CANCAN標準報文格式和擴展報文格式標準報文格式和擴展報文格式 CAN-bus CAN-bus 技術規范技術規范的目的技術規范技術規范的目的 定義數據鏈路層定義數據鏈路層 定義定義CANCAN協議在周圍各層中所發揮的作用協議在周圍各層中所發揮的作用第22頁/共92頁幀格式 二種不同的二種不同的CANCAN幀幀CANCAN規范規范2.0B2.0B中引入第二種報文格式中引入第二種報文格式標準幀和擴展幀標準幀和擴展幀 具有具有1111位標識符的位標識符的CANCAN幀稱為：標準幀幀稱為：標準幀

20、 具有具有2929位標識符的位標識符的CANCAN幀稱為：擴展幀幀稱為：擴展幀 規定規定CAN CAN 控制器必須有一個控制器必須有一個11 11 位的標志符，同位的標志符，同時在時在2.0B 2.0B 版本中規定版本中規定CAN CAN 控制器的標志符長度控制器的標志符長度可以是可以是11 11 位或位或29 29 位。遵循位。遵循CAN2.0B CAN2.0B 協議的協議的CAN CAN 控制器可以發送和接收控制器可以發送和接收11 11 位標識符的標準格式報位標識符的標準格式報文或文或29 29 位標識符的擴展格式報文。如果禁止位標識符的擴展格式報文。如果禁止CAN2.0BCAN2.0B

21、，則，則CAN CAN 控制器只能發送和接收控制器只能發送和接收11 11 位標位標識符的標準格式報文，而忽略擴展格式的報文結識符的標準格式報文，而忽略擴展格式的報文結構但不會出現錯誤構但不會出現錯誤第23頁/共92頁幀類型 報文傳輸由以下4個不同的幀類型所表示和控制： 數據幀數據幀：數據幀攜帶數據從發送器至接收器。 遠程幀遠程幀：總線單元發出遠程幀，請求發送具有同一識別符的數據幀。 錯誤幀錯誤幀：任何單元檢測到一總線錯誤就發送錯誤幀。 過載幀過載幀：過載幀用以在先行的和后續的數據幀（或遠程幀）之間提供一個附加的延時。數據幀（或遠程幀）通過幀間空間與前述各幀分開。第24頁/共92頁1 1、數、

22、數 據據 幀幀數據幀由7個不同的位場組成： 幀起始 仲裁場 控制場 數據場 CRC場 應答場 幀結尾數據場的長度可以為0。第25頁/共92頁第26頁/共92頁第27頁/共92頁第28頁/共92頁數據幀結構第29頁/共92頁擴展幀格式 標準幀格式：具有標準幀格式：具有1111位標識符位標識符 擴展幀格式：具有擴展幀格式：具有2929位標識符位標識符 兩種幀格式的區別通過兩種幀格式的區別通過“控制場控制場”（ControlControl Field Field ）中的）中的“識別符擴展識別符擴展”位（位（IDE bitIDE bit）來實現）來實現 兩種幀格式可出現在同一總線上兩種幀格式可出現在同

23、一總線上第30頁/共92頁擴展數據幀結構第31頁/共92頁幀 起 始 它標志數據幀和遠程幀的起始，由一個單獨的“顯性”位組成。 只在總線空閑（參見“總線空閑”）時，才允許站開始發送信號。所有的站必須同步于首先開始發送信息的站的幀起始前沿（參見“硬同步”）。第32頁/共92頁仲 裁 場 標準格式幀與擴展格式幀的仲裁場格式不同標準格式幀與擴展格式幀的仲裁場格式不同- - 標準格式里仲裁場由標準格式里仲裁場由11 11 位識別符和位識別符和RTR RTR 位組成識別符位由位組成識別符位由ID-28ID-28ID-18ID-18- - 擴展格式里仲裁場包括擴展格式里仲裁場包括29 29 位識別符位識別

24、符SRR SRR 位位IDE IDE 位位RTR RTR 位其識別符由位其識別符由ID-28. ID-0ID-28. ID-0 為了區別標準格式和擴展格式前版本為了區別標準格式和擴展格式前版本CAN CAN 規范規范1.0-1.2 1.0-1.2 的保留位的保留位r1 r1 現表示為現表示為IDE BitIDE Bit第33頁/共92頁第34頁/共92頁第35頁/共92頁識別符 識別符標準格式 識別符的長度為11 位，相當于擴展格式的基本ID （Base ID）。 這些位按ID-28 到ID-18 的順序發送。最低位是ID-18，7 個最高位（ID-28 - ID-22 ）必須不能全是隱性。

25、識別符擴展格式 和標準格式形成對比擴展格式，由29 位組成。其格式包含兩個部分：11 位基本ID、 18 位擴展ID。 基本ID ：基本ID 包括11 位。它按ID-28 到ID-18 的順序發送。它相當于標準識別符的格式。基本ID定義擴展幀的基本優先權 擴展ID ：擴展ID 包括18 位。它按ID-17 到ID-0 順序發送。第36頁/共92頁 RTR RTR 位（標準格式以及擴展格式）位（標準格式以及擴展格式）RTR RTR 的全稱為遠程發送請求位（的全稱為遠程發送請求位（Remote Transmission Request BITRemote Transmission Request

26、BIT）RTR RTR 位在數據幀里必須為位在數據幀里必須為“顯性顯性”，而在遠程幀里必須為，而在遠程幀里必須為“隱性隱性”。第37頁/共92頁 擴展格式里，基本擴展格式里，基本ID ID 首先發送，其次是首先發送，其次是IDE IDE 位和位和SRR SRR 位。擴展位。擴展ID ID 的發送位于的發送位于SRR SRR 位之后。位之后。 SRR SRR 位（擴展格式）位（擴展格式） SRR SRR 的全稱是的全稱是“替代遠程請求位替代遠程請求位”（Substitute Remote Request BITSubstitute Remote Request BIT） SRR SRR 是一隱性

27、位。它在擴展格式的標準幀是一隱性位。它在擴展格式的標準幀RTR RTR 位位置，因此代替標準幀的位位置，因此代替標準幀的RTR RTR 位。位。 因此，標準幀與擴展幀的沖突是通過標準幀優先于擴展幀這一途徑得以解決的，擴因此，標準幀與擴展幀的沖突是通過標準幀優先于擴展幀這一途徑得以解決的，擴展幀的基本展幀的基本ID ID 如同標準幀的識別符。如同標準幀的識別符。第38頁/共92頁 IDE IDE 位（擴展格式）位（擴展格式） IDE IDE 的全稱是的全稱是“識別符擴展位識別符擴展位”（Identifier Extension BitIdentifier Extension Bit） IDE I

28、DE 位屬于位屬于 擴展格式的仲裁場擴展格式的仲裁場 標準格式的控制場標準格式的控制場 標準格式里的標準格式里的IDE IDE 位為位為“顯性顯性”，而擴展格式里的，而擴展格式里的IDE IDE 位為位為“隱性隱性”。第39頁/共92頁控制場（標準格式以及擴展格式） 控制場由控制場由6 6 個位組成。標準格式的控制場格式和擴展格式的不同，標準格式里的幀個位組成。標準格式的控制場格式和擴展格式的不同，標準格式里的幀包括數據長度代碼、包括數據長度代碼、IDE IDE 位（為顯性位）及保留位位（為顯性位）及保留位r0 r0 。擴展格式里的幀包括數據。擴展格式里的幀包括數據長度代碼和兩個保留位：長度代

29、碼和兩個保留位：r1 r1 和和r0r0，其保留位必須發送為顯性，但是接收器認可，其保留位必須發送為顯性，但是接收器認可“顯性顯性”和和“隱性隱性”位的組合。位的組合。第40頁/共92頁第41頁/共92頁數據長度代碼（標準格式以及擴展格式） 數據長度代碼指示了數據場里的字節數量。數據長度代碼為4 個位，它在控制場里發送。 數據長度代碼中數據字節數的編碼 縮寫： d 顯性；r 隱性第42頁/共92頁數據幀允許的數據字節數0,1,.,7,8其他的數值不允許使用第43頁/共92頁數 據 場（標準格式以及擴展格式） 數據場由數據幀中的發送數據組成。它可以為08個字節，每個字節包含了8個位，首先發送MS

30、B。第44頁/共92頁CRC 場（標準格式以及擴展格式） CRC 場包括CRC 序列CRC SEQUENCE， 其后是CRC 界定符CRC DELIMITER。第45頁/共92頁第46頁/共92頁應 答 場（標準格式以及擴展格式） 應答場長度為2個位，包含應答間隙的應答界定符。在應答場里，發送站發送兩個隱性位。當接收器正確地接受到有效的報文，接收器就會在應答間隙期間向發送器發送一顯性的位以示應答。 應答間隙：所有接受到匹配CRC序列的站會在應答間隙期間用一個顯性的位寫入發送器的隱性位來做出回答。 ACK界定符：ACK界定符是ACK場的第二個位，并且是一個必須為隱性的位。因此，應答間隙被兩個隱性

31、的位所包圍，也就是CRC界定符和ACK界定符第47頁/共92頁第48頁/共92頁幀 結 尾（標準格式以及擴展格式） 每一個數據幀和遠程幀均由一個標志序列界定。這個標志序列由7個隱性位組成。第49頁/共92頁2 2、遠、遠 程程 幀幀 通過發送遠程幀，作為某數據接收器的站通過其資源節點對不同的數據傳送進行初始化設置。 遠程幀由6個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場、幀結尾。 與數據幀相反，遠程幀的RTR位是隱性的。它沒有數據場，數據長度代碼的數值是不受制約的（可以標注為容許范圍里08的任何數值）。此數值是相應于數據幀的數據長度代碼。 RTR位的極性表示了所發送的幀是一數據幀

32、（RTR位“顯性”）還是一遠程幀（RTR位“隱性”）。第50頁/共92頁第51頁/共92頁3 3、錯、錯 誤誤 幀幀 錯誤幀由兩個不同的場組成。第一個場用作為不同站提供的錯誤標志的疊加。第二個場是錯誤界定符。 為了能正確地中止錯誤幀，一個“錯誤被動”的節點要求總線至少有長度為3個位時間的總線空閑（如果“錯誤被動”的接收器有本地錯誤的話）。因此，總線的載荷不應為100。第52頁/共92頁第53頁/共92頁 錯誤標志錯誤標志 有兩種形式的錯誤標志：主動錯誤標志和被動錯誤標志。主動錯誤標志由6個連續的“顯性”位組成。被動錯誤標志由6個連續的“隱性”的位組成，除非被其他節點的“顯性”位重寫。第54頁/

33、共92頁 檢測到錯誤條件的“錯誤主動”的站通過發送主動錯誤標志，以指示錯誤。錯誤標志的形式破壞了從幀起始到CRC界定符的位填充規則（參見“編碼”），或者破壞了應答場或幀末尾場的固定形式。所有其他的站由此檢測到錯誤條件并與此同時開始發送錯誤標志。因此。“顯性”位（此“顯性”位可以在總線上監視）的序列導致一個結果，這個結果就是把各個單獨站發送的不同的錯誤標志疊加在一起。這個順序的總長度最小為6個位，最大為12個位。 檢測到錯誤條件的“被動錯誤”的站試圖通過發送被動錯誤標志以示錯誤。“錯誤被動”的站等待6個相同極性的連續位（這6個位處于被動錯誤標志的開始）。當這6個相同的位被檢測到時，被動錯誤標志的

34、發送就完成了。第55頁/共92頁 錯誤界定符包括8個“隱性”的位。 錯誤標志傳送了以后，每一站就發送“隱性”的位并一直監視總線直到檢測出一個“隱性”的位為止。然后就開始發送7位以上的“隱性”位。第56頁/共92頁4 4、過、過 載載 幀幀 過載幀包括兩個位場：過載標志和過載界定符。 有三種過載條件都會導致過載標志的傳送：（1）接收器的內部條件（此接收器對于下一數據幀或遠程幀需要有一延時）（2）間歇場期間檢測到一“顯性”位（3）如果CAN 節點在錯誤界定符或過載界定符的第8 位（最后一位）采樣到一個顯性位，節點會發送一個過載幀（不是錯誤幀）錯誤計數器不會增加。第57頁/共92頁 由過載條件1而引

35、發的過載幀只允許起始于所期望的間歇場的第一個位時間開始。而由過載條件2和3引起的過載幀應起始于所檢測到“顯性”位之后的位。 通常為了延時下一個數據幀或遠程幀兩種過載幀均可產生第58頁/共92頁 過載標志過載標志 過載標志由6個顯性的位組成。過載標志的所有形式和主動錯誤標志一樣。 過載標志的形式破壞了間歇場的固定形式。因此，所有其他的站都檢測到一個過載條件并與此同時發出過載標志。（萬一有的節點在間歇的第三個位期間于本地檢測到“顯性”位，則其他的節點將不能正確地解釋過載標志，而是將這6個“顯性”位中的第一個位解釋為幀的起始。這第六個“顯性”的位破壞了產生錯誤條件的位填充的規則）。 過載界定符過載界

36、定符 過載界定符包括8個隱性的位。 過載界定符的形式和錯誤界定符一樣。過載標志被傳送后，站就一直監視總線直到檢測到一個從“顯性”位到“隱性”位的發送（過渡形式）。此時，總線上的每一個站完成了過載標志的發送，并開始同時發送7個以上的“隱性”位。第59頁/共92頁幀間空間 數據幀（或遠程幀）與其前面幀的隔離是通過幀間空間實現的，無論其前面的幀為何類型（數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀）。有所不同的是過載幀與錯誤幀之前沒有幀間空間，多個過載幀之間也不是由幀間空間隔離的。 幀間空間包括間歇場、總線空閑位場。如果“錯誤被動”的站已作為前一報文的發送器時，則其幀空間除了間歇、總線空閑外，還包括稱作掛起傳送的

37、位場。第60頁/共92頁對于已作為前一報文發送器的“錯誤被動”的站，則其幀間空間如下圖所示：第61頁/共92頁對于已作為前一報文發送器的“錯誤主動”的站，則其幀間空間如下圖所示：第62頁/共92頁間歇 間歇包括三個“隱性”的位。 間歇期間，所有的站均不允許傳送數據幀或遠程幀，唯一要做的就是提示一個過載條件。備注： 如果CAN 節點有一報文等待發送并且節點在間歇的第三位采集到一顯性位，則此位被解釋為幀的起始位，并從下一個位開始發送報文的識別符首位，而不用首先發送幀的起始位或成為一接收器。第63頁/共92頁總線空閑 總線空閑的時間長度是任意的。只要總線被認定為空閑，任何等待發送信息的站就會訪問總線

38、。在發送其他信息期間，有報文被掛起，對于這樣的報文，其傳送起始于間歇之后的第一位。 總線上檢測到的“顯性”的位可被解釋為幀的起始。第64頁/共92頁掛起傳送 “錯誤被動”的站發送報文后，站就在下一報文開始傳遞之前或總線空閑之前發出8個“隱性”的位跟隨在間歇的后面。如果與此同時另一個站開始發送報文（有另一站引起），則此站就作為這個報文的接收器。第65頁/共92頁關于幀格式的符合性 標準格式相當于在CAN1.2 規范中描述的數據/遠程幀，而擴展格式是CAN 協議的一新特色。為了使控制器的設計相對地簡單，不要求擴展格式的儀器達到它的滿擴展（比如在擴展格式里發送報文或接收來自于報文的數據）。 但是，儀

39、器必須無條件地支持標準格式。 如果新的控制器至少具有以下屬性（這些屬性與3.1 和3.2 定義的幀格式有關），則被認為是符合CAN規范 ： 每一新的控制器支持標準格式 每一新的控制器可以接收擴展格式的報文。這需要擴展格式不因其格式而被破壞。可是，不要求新的控制器非得支持擴展格式。第66頁/共92頁發送器/接收器定義 發送器發送器 產生報文的單元被稱之為報文的發送器。此單元保持作為報文發送器直到總線出現空閑或此單元失去仲裁為止。 接收器接收器 如果有一個單元不作為報文的發送器并且總線也不空閑，則這個單元就被成為報文的接收器。第67頁/共92頁報文濾波 報文濾波取決于整個識別符。允許在報文濾波中將

40、任何的識別符位設置為“不考慮”的可選屏蔽寄存器，可以選擇多組的識別符，使之被映射到隸屬的接收緩沖器里。 如果使用屏蔽寄存器，它的每一個位必須是可編程的，即他們能夠被允許或禁止報文濾波。屏蔽寄存器的長度可以包含整個識別符，也可以包含部分的識別符。第68頁/共92頁報文校驗 校驗報文是否有效的時間點，發送器與接收器各不相同。發送器發送器： 如果直到幀的末尾位均沒有錯誤，則此報文對發送器有效。如果報文破壞，則報文會根據優先權自動重發。為了能夠和其他信息競爭總線，重新傳輸必須在總線空閑時啟動。接收器接收器： 如果直到最后的位（除了幀末尾位）均沒有錯誤，則報文對于接收器有效。幀末尾最后的位被置于“不重要

41、”狀態，如果是一個“顯性”電平也不會引起格式錯誤。第69頁/共92頁編碼 位流編碼： 幀的部分，例如幀起始、仲裁場、控制場、控制場以及CRC序列，均通過位填充的方法編碼。無論何時，發送器只要檢測到位流里有5個連續識別的位，便自動在位流里插入一補碼位。 數據幀或遠程幀（CRC界定符、應答場和幀末尾）的剩余場形式相同，不填充。錯誤幀和過載幀的形式也相同，但并不通過位填充的發放進行編碼。 其報文里的位流根據“不返回零”（NRZ）之方法來編碼。這就是說，在整個位時間里，位電平要么為“顯性”，要么為“隱性”。第70頁/共92頁第71頁/共92頁 錯誤類型有以下五種：（這五種錯誤不會相互排斥）錯誤類型有以

42、下五種：（這五種錯誤不會相互排斥） 位錯誤：站單元在發送位的同時也對總線進行監視。如果位錯誤：站單元在發送位的同時也對總線進行監視。如果發送的位值與所監視的位置不相符，則在此位時間里檢測發送的位值與所監視的位置不相符，則在此位時間里檢測到一個位錯誤。但是在仲裁場的填充位流期間或到一個位錯誤。但是在仲裁場的填充位流期間或ACKACK間隙間隙發送一發送一“隱性隱性”位的情況是例外的位的情況是例外的此時，當監視到一此時，當監視到一“顯性顯性”位時，不會發出位錯誤。當發送器發送一個被動位時，不會發出位錯誤。當發送器發送一個被動錯誤標志但檢測到錯誤標志但檢測到“顯性顯性”位時，也不視為位錯誤。位時，也不

43、視為位錯誤。 填充錯誤：如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現填充錯誤：如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現了第了第6 6個連續相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。個連續相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。 CRCCRC錯誤：錯誤：CRCCRC序列包括發送器的序列包括發送器的CRCCRC計算結果。接收器計計算結果。接收器計算算CRCCRC的方法與發送器相同。如果計算結果與接收到的的方法與發送器相同。如果計算結果與接收到的CRCCRC序列的結果不相符，則檢測到一個序列的結果不相符，則檢測到一個CRCCRC錯誤。錯誤。 形式錯誤：當一個固定形式的場含有形式錯誤：當一個固定形式的場含有1

44、1個或多個非法位，個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤。則檢測到一個形式錯誤。 應答錯誤：只要在應答錯誤：只要在ACKACK間隙期間所監視的位不為間隙期間所監視的位不為“顯性顯性”，則發送器會檢測到一個應答錯誤。則發送器會檢測到一個應答錯誤。錯誤處理第72頁/共92頁錯誤標定 檢測到錯誤條件的站通過發送錯誤標志指示錯誤。對于“錯誤主動”的節點，錯誤信息為“主動錯誤標志”。對于“錯誤被動”的節點，錯誤信息為“被動錯誤標志”。站檢測到無論是位無論是位錯誤、填充錯誤、形式錯誤，還是應答錯誤，這個站會在下一位時發出錯誤標志信息。 只要檢測到的錯誤的條件是CRC錯誤，錯誤標志的發送開始于ACK界定符之后

45、的位（其他的錯誤條件除外）。第73頁/共92頁第74頁/共92頁第75頁/共92頁故障界定至于故障界定，單元的狀態可能為以下三種： 錯誤主動 錯誤被動 總線關閉 “錯誤主動”的單元可以正常的參與總線通訊并在錯誤被檢測到時發出主動錯誤標志。 “錯誤被動”的單元不允許發送主動錯誤標志。“錯誤被動”的單元參與總線通訊而且在錯誤被檢測到時只發出被動的錯誤標志。而且，發送以后，“錯誤被動”單元將在預設下一個發送之前處于等待狀態。（見“掛起發送”） “總線關閉”的單元不允許在總線上有任何的影響（如關閉輸出驅動器）第76頁/共92頁在每一總線單元里實現兩種計數以便故障界定： 發送錯誤計數 接受錯誤計數 這些

46、計數按以下規則改變（注意：在給定的報文發送期間，可能要用到的規則不止一個）： 1. 當接收器檢測到一個錯誤，接收錯誤計數就加1。在發送主動錯誤標志或過載標志期間所檢測到的錯誤為位錯誤時，接收錯誤計數器值不加1。 2. 當錯誤標志發送以后，接收器檢測到的第一位為“顯性”時，接收錯誤計數值加8。第77頁/共92頁 3 當發送器發送一錯誤標志時，發送錯誤計數器值加8。 例外情況1： 發送器為錯誤被動，并檢測到一應答錯誤（注：此應答錯誤由檢測不到一“顯性”應答以及當發送被動錯誤標志時檢測不到一“顯性”位而引起）。 例外情況2： 發送器因為填充錯誤而發送錯誤標志（注：此填充錯誤發生于仲裁期間，引起填充錯

47、誤是由于：填充位位于RTR位之前，并已作為“隱性”發送，但是卻被監視成“顯性”）。例外情況1和2時，發送錯誤計數器值不改變。 4 發送主動錯誤標志或過載標志時，如果發送器檢測到位錯誤，則發送錯誤計數器值加8。第78頁/共92頁 5當發送主動錯誤標志或過載標志時，如果接收器檢測到位錯誤，則接收錯誤計數器值加8。 6在發送主動錯誤標志、被動錯誤標志或過載標志以后，任何節點最多容許7個連續的“顯性”位。以下的情況，每一發送器將它們的發送錯誤計數值加8，及每一接收器的接收錯誤計數值加8： 當檢測到第14個連續的“顯性”位后； 在檢測到第8個跟隨著被動錯誤標志的連續的顯性位以后； 在每一附加的8個連續“

48、顯性”位順序之后。 7報文成功傳送后（得到應答及直到幀末尾結束沒有錯誤），發送錯誤計數值減1，除非已經是0。第79頁/共92頁 8如果接收錯誤計數值介于1和127之間，在成功地接收到報文之后（直到ACK間隙接收沒有錯誤，及成功地發送了應答位），接收錯誤計數值減1。如果接受計數器值是0，則它保持0，如果大于127，則它會設一值介于119和127之間。 9當發送錯誤計數器值大于或等于128時，或當接收錯誤計數器值等于或超過128時，節點為“錯誤被動”。讓節點成為“錯誤被動”的錯誤條件致使節點發出主動錯誤標志。 10發送錯誤計數器值大于或等于256時，節點為“總線關閉”。 11發送錯誤計數器值和接收

49、錯誤計數器值都小于或等于127時，“錯誤被動”的節點重新變為“錯誤主動”。第80頁/共92頁 12在總線監視到128次出現11個連續“隱性”位之后，“總線關閉”的節點可以變成“錯誤主動”（不再是“總線關閉”）。它的錯誤計數值也被設置為0。 備注：一個大約大于96的錯誤計數值顯示總線被嚴重干擾。最好能夠采取措施測試這個條件。 備注：啟動/睡眠：如果啟動期間內只有一個節點在線，以及如果這個節點發送一些報文，則將不會有應答，如此檢測到錯誤并重復報文。由于此原因，節點會變為“錯誤被動”，而不是“總線關閉”。第81頁/共92頁第82頁/共92頁位定時要求 標稱位速率標稱位速率： 標稱位速率為一理想的發送

50、器在沒有重新同步的情況下每秒發送的位數量。 標稱位時間標稱位時間： 標稱位時間1/標稱位速率 可以把標稱位時間劃分成幾個不重疊時間的片斷，它們是：同步段/傳播時間段/相位緩沖段1/相位緩沖段2第83頁/共92頁同步段同步段：位時間的同步段用于總線上的不同節點。這一段內容要有一個跳變沿。傳播段傳播段：傳播段用于補償網絡內的物理延時時間。它是總線上輸入比較延時和輸出驅動器延時總和的兩倍。相位緩沖段相位緩沖段1 1、相位緩沖段、相位緩沖段2 2：相位緩沖段用于補償邊沿階段的錯誤。這兩個段可以通過重新同步加長或縮短。第84頁/共92頁采樣點采樣點：采樣點是讀總線電平并解釋各位的值的一個時間點。采集點位于相位緩沖段1之后。信息處理時間信息處理時間：信息處理時間是一個以采樣點作為起始的時間段。采集點用于計算后續位的