1、華北科技學院畢業設計外文文獻及譯稿華北科技學院畢業設計外文文獻及譯稿第第 頁共10頁（DLC）bits。TheDataLengthCodebitsdeterminehowmanydatabytesareincludedinthemessage.ItshouldbenotedthataRemoteFramehasnodatafield，regardlessofthevalueoftheDLCbits.TheDataFieldconsistsofthenumberofdatabytesdescribedintheDataLengthCodeoftheControlField。TheCRCField

2、consistsofa15-bitCRCfieldandaCRCdelimiter，andisusedbyreceivingnodestodetermineiftransmissionerrorshaveoccurred。TheAcknowledgeFieldisutilizedtoindicateifthemessagewasreceivedcorrectly。Anynodethathascorrectlyreceivedthemessage,regardlessofwhetherthenodeprocessesordiscardsthedata，putsadominantbitontheb

3、usintheACKSlotbittimeThelasttwomessagetypesareErrorFramesandOverloadFrames.WhenanodedetectsoneofthemanytypesoferrorsdefinedbytheCANprotocol,anErrorFrameoccurs.OverloadFramestellthenetworkthatthenodesendingtheOverloadFrameisnotreadytoreceiveadditionalmessagesatthistime，orthatintermissionhasbeenviolat

4、ed.Theseerrorswillbediscussedinmoredetailinthenextsection。Fast，RobustCommunicationBecauseCANwasinitiallydesignedforuseinautomobiles，aprotocolthatefficientlyhandlederrorswascriticalifitwastogainmarketacceptance。Withthereleaseofversion2.0BoftheCANspecification,themaximumcommunicationratewasincreased8x

5、overtheversion1。0specificationto1Mbit/sec。Atthisrate,eventhemosttimecriticalparameterscanbetransmittedseriallywithoutlatencyconcerns.Inadditiontothis,theCANprotocolhasacomprehensivelistoferrorsitcandetectthatensurestheintegrityofmessages。CANnodeshavetheabilitytodeterminefaultconditionsandtransitiont

6、odifferentmodesbasedontheseverityofproblemsbeingencountered。Theyalsohavetheabilitytodetectshortdisturbancesfrompermanentfailuresandmodifytheirfunctionalityaccordingly。CANnodescantransitionfromfunctioninglikeanormalnode（beingabletotransmitandreceivemessagesnormally），toshuttingdowncompletely（busoff）ba

7、sedontheseverityoftheerrorsdetected。ThisfeatureiscalledFaultConfinement。NofaultyCANnodeornodeswillbeabletomonopolizeallofthebandwidthonthenetworkbecausefaultswillbeconfinedtothefaultynodesandthesefaultynodeswillshutoffbeforebringingthenetworkdown。ThisisverypowerfulbecauseFaultConfinementguaranteesba

8、ndwidthforcriticalsysteminformation。ConclusionTheCANprotocolwasoptimizedforsystemsthatneedtotransmitandreceiverelativelysmallamountsofinformation(ascomparedtoEthernetorUSB,whicharedesignedtomovemuchlargerblocksofdata)reliablytoanyorallothernodesonthenetwork.CSMA/CDallowseverynodetohaveanequalchancet

9、ogainaccesstothebus,andallowsforsmoothhandlingofcollisions。Sincetheprotocolismessagebased，notaddressbased，allmessagesonthebusreceiveeverymessageandacknowledgeeverymessage，regardlessofwhetherinneedsthedataornot.Thisallowsthebustooperateinnodetonodeormulticastmessagingformatswithouthavingtosenddiffere

10、nttypesofmessages.Fast，robustmessagetransmissionwithfaultconfinementisalsoabigplusforCANbecausefaultynodeswillautomaticallydropoffthebusnotallowinganyonenodefrombringinganetworkdown。Thiseffectivelyguaranteesthatbandwidthwillalwaysbeavailableforcriticalmessagestobetransmitted。Withallofthesebenefitsbu

11、iltintotheCANprotocolanditsmomentumintheautomotiveworld,othermarketswillbegintoseeandimplementCANintotheirsystems。CAN總線協議簡介控制器區域網絡（CAN）的最初創建者是80年代中期的德國汽車系統供應商羅伯特博世，作為汽車應用啟用強大的串行通信的方法。其目標是讓汽車更可靠，安全,省油同時減少線束的重量和復雜性。公司自成立以來，已取得了CAN協議廣泛普及和其在工業自動化汽車/卡車方面的應用。該總線在其他市場網絡解決方案一樣能夠帶來強有力的利潤，例如醫療設備，測試設備和移動機器也開始利

12、用CAN總線的優勢。本文的目的是解釋一些CAN的基本知識，和選擇CAN通信作為嵌入式系統網絡應用的好處。CAN總線概述大多數網絡應用程序遵循分層方法實施.這一系統的方法使不同產品之間的制造商共同創建一個標準的國際標準化組織（ISO）的為模板遵循這種分層方法.這就是所謂的國際標準組織開放系統互連（OSI）網絡分層參考模型。CAN協議本身實現了較低的最基本參考模型層的通信模型中的一部分，是故意忽略CAN規范,使系統設計調整和優化的通信協議最大程度的靈活性（雙絞線多種媒體，單絲，光隔離，射頻，紅外線等）。有了這個靈活性，但是，隨之而來的互操作的可能性成為關注。為了緩解這些問題一些國際標準組織與國際汽

13、車工程師學會（SAE）在原來的基礎上定義了一些在CAN協議基礎上的定義，這包括在指定兩個底層媒體獨立接口的定義。IS011898是一個用于高速應用的標準，IS011519是一個低速應用標準J1939的（從SAE）對象是卡車和總線的應用。所有這些協議的物理接口指定為一個5V的差分電氣總線。其余剩下ISO/OSI協議棧層由系統軟件開發商來實現，更高一層的協議（HLPs）一般用來實現上面五層的OSI參考模型.HLPs用于：1）規范程序，包括比特率啟動使用時，2）參與節點之間分配地址消息或類型，3）確定的消息結構，4）提供系統級的錯誤處理例程這絕不是一個執行的職能HLPs完整列表，但它確實描述了他們的

14、基本的一些功能.CAN總線協議基礎載波偵聽多路訪問沖突檢測（CSMA/CD）CAN通訊協議是CSMA/CD協議，CSMA代表載波偵聽多路訪問。這意味著，每一個網絡節點在嘗試往總線上發送一個消息期間，必須監測總線并保證總線處于不活動狀態（載波監聽）另外，當總線處于空閑狀態，總線上的每一個節點傳輸消息的機會是平等的（多址接入）.CD代表沖突檢測.如果兩個網絡上的節點在同一時間開始發送數據，節點將檢測到沖突并采取適當的行動。在CAN協議中，利用無損逐位仲裁的方法。這也就是說,即使完成沖突檢測，仲裁后消息仍然保持完整，所有這一切仲裁均無損壞或延誤的最高優先級的消息.無損逐位仲裁的實現需要兩個條件.第一

15、，邏輯狀態必須定義為顯性或隱性.第二，發送節點必須監視總線狀態，以此觀察正在試圖發送到總線上的實際邏輯狀態.CAN總線定義為一個邏輯顯性位0和邏輯隱性位1一個顯性位的狀態總能仲裁隱性位的狀態，因此，較低的消息標識符值（消息中的仲裁過程中使用的字段），消息的優先級越高。例如，假設兩個節點試圖在同一時間發送消息。每個節點會監察總線，以保證它正試圖發送的位確確實實出現在總線上.較低的優先級的消息將在某個點嘗試發送一個隱性位，并監視總線狀態使自己成為主節點此時，這個節點失去仲裁，并立即停止發送更高的優先級消息將持續發送直到完成，失去仲裁的節點將等待總線的下一個空閑周期，并嘗試發送數據.基于消息的通信C

16、AN協議是一個基于消息的協議，而不是一個基于地址的協議，這意味著消息不能從一個節點地址傳送到另一個節點地址上。嵌入式CAN消息本身就是優先和正在傳輸數據的內容所有系統中的節點將接收每個傳遞在總線上的消息（如果消息正確接收并確認）。它是由系統的每個節點決定是否將接收到的數據立即丟棄還是保存處理。一個單一的消息可以設計成指定接受一個特定的節點,或許多建立在網絡和系統上的節點。例如，汽車安全氣囊傳感器只能通過CAN連接到安全系統的路由器節點，此路由器節點接收其他系統安全信息并轉發到安全系統網絡的其他節點上.安全系統網絡上的所有其他節點可以在同一時間從路由器上收到最新的安全氣囊傳感器的信息,確認是否被

17、正確接收后，決定是否利用這些信息，或遺棄它。另外一個內置在CAN協議中的有用的特性是，可以要求一個節點向另一個節點發送消息，這就是所謂的遠程發送請求（RTR）。這個與前面的例子不同，因為，此時節點在等待一個特定的節點的消息，這個特定節點發出的消息是被動的。這種基于消息的協議的一個額外的好處是,可以添加額外的節點,系統沒有必要對所有其他節點進行重新編程,也可以識別這個節點.這個新的節點將開始接收來自網絡的消息，根據消息ID,決定是否要處理或丟棄收到的信息。CAN消息幀描述CAN協議定義了四種不同類型的信息（或幀）。第一個也是最常見的類型是數據幀，這是用來當一個節點發送信息系統中的任何或所有其他節

18、點；二是遠程幀，這基本上是一個用來設置表示，它是一個遠程發送請求RTR位的數據幀。其他兩個錯誤處理的幀，一個為錯誤幀和一個為過載幀檢測出CAN協議定義的錯誤都將產生錯誤幀，產生超載錯誤的節點，需要更多的時間來處理已經接收的數據.數據幀中包括的有關數據信息的額外字段由CAN定義規范,數據幀中嵌入仲裁場，控制場，數據區，CRC場，一個2位的應答場和一個幀結束。仲裁字段用于總線消息的優先，由于CAN協議定義為邏輯0為顯性狀態，在仲裁場的數字越低，在總線上的消息優先級更高。該仲裁場由仲裁場由12位（11位標識符和RTR位）或32位（29個標識符位，1位擴展數據幀定義位，未使用的SRR位，RTR位），這

19、取決于是否用到標準幀或擴展幀。當前版本的CAN規范2。0B版，定義了29位的標識符，并稱其為擴展幀。之前的CAN規范版本中定義的11位標識符就是所謂的標準幀標識符。正如上一節中所述,遠程發送請求（RTR）用于一個節點時，要求信息發送給它從另一個節點。為了完成一個遠程請求，遠程幀發送與標識符相同的數據幀.RTR位仲裁字段是用來區分遠程幀和數據幀，如果RTR位隱性的，則該消息是一個遠程幀，如果RTR位是顯性的，該消息是一個數據幀?？刂茍鲇?位組成，MSB是IDE位（象征擴展幀）大多數情況下為標準數據幀該位決定如果消息是標準幀還是擴展幀。在擴展幀中，RB0和RB1位被保留。最低四位有效位是數據長度碼

20、（DLC）位，數據長度碼位決定在消息中包含多少字節數據。應當指出，遠程幀沒有數據領域，無論DLC位為多少。數據區就是在控制場中描述的數據長度碼的字節數量的數據。CRC場包含一個15位的CRC字段和一個CRC定界符，用于接收節點時確定是否發生傳輸錯誤。應答場是用來表示如果消息被正確接收。任何節點已正確收到的消息，不論節點處理或丟棄的數據，都會在幀間間隔發送一個顯性位到總線上。最后兩個消息類型，錯誤幀和過載幀當一個節點檢測到一個由CAN協議定義的錯誤時，會產生一個錯誤幀過載幀告訴網絡該節點發送數據過載，該節點并沒有準備好在這個時候接收更多的數據,或在幀間間隔檢測到非法顯性位.快速，可靠的通信因為CAN協議最初設計用于汽車的使用