1.CAN总线为什么要使用总线仲裁？简述阐述总线仲裁的基本过程?

CAN总线是一种广泛应用于汽车、工业控制等领域的串行总线标准，其主要特点是高可靠性、高抗干扰性和高实时性。为了保证多个CAN节点之间的数据传输的顺序和正确性，CAN总线需要使用总线仲裁机制。

总线仲裁是指当多个CAN节点同时发送消息时，通过比较CAN节点发送的消息标识符来确定哪个节点具有优先权，从而避免多个节点同时发送数据导致的冲突。总线仲裁的基本过程如下：

1. 发送准备阶段：CAN节点在发送数据前，首先要检测总线是否空闲，如果总线空闲，则该节点可以直接发送数据，否则该节点必须等待总线空闲。

2. 仲裁阶段：当多个CAN节点同时发送数据时，它们会同时发送消息标识符，标识符包含了消息的优先级信息。CAN节点通过比较自己发送的消息标识符和总线上的标识符来确定哪个节点具有优先权。在这个过程中，CAN节点发送的标识符中，标识符的高位表示优先级，优先级越高的节点将具有更高的优先权。

3. 数据传输阶段：仲裁胜利的节点将继续发送它的数据，并且其他节点将停止发送数据，直到仲裁胜利的节点完成数据传输。

总之，总线仲裁是为了避免多个CAN节点同时发送数据导致的冲突，保证多个节点之间的数据传输的顺序和正确性，是CAN总线能够实现高可靠性、高抗干扰性和高实时性的重要因素之一。

相关问题

计算机组成与系统结构中，什么是总线仲裁，并简述常见的几种总线仲裁策略？

总线仲裁是计算机系统中管理多个请求设备对共享总线资源访问的一种机制，其目的是为了保证数据传输的高效性和系统的稳定性。在多处理器系统或者多设备共享总线的环境中，多个请求设备可能会同时请求使用总线资源，这时就需要一个仲裁机制来决定哪个设备获得总线使用权。

参考资源链接：[计算机组成与系统结构课后答案全(清华大学出版社袁春风主编)](https://wenku.csdn.net/doc/6412b6debe7fbd1778d4843f?spm=1055.2569.3001.10343)

常见的总线仲裁策略包括以下几种：

1. 静态优先级仲裁：这种策略会根据设备的固定优先级来决定其使用总线的顺序。每个设备在设计时就被赋予一个优先级值，当多个设备同时请求总线时，优先级最高的设备获得总线控制权。

2. 动态优先级仲裁：与静态优先级仲裁不同，动态优先级仲裁会根据设备的使用情况动态调整优先级。例如，当一个设备长时间未获得总线控制权，其优先级可能会被提升，以保证系统资源的均衡分配。

3. 轮询仲裁（Polling）：在这种策略中，仲裁器会轮流询问各个设备是否需要使用总线，类似于轮询的方式，被询问到的设备如果需要使用总线，则获得控制权。

4. 链式请求仲裁（Daisy Chaining）：链式仲裁是一种链状连接的请求方式，请求信号从一个设备传到下一个设备，如果当前设备不需要总线资源，则将请求信号传递给下一个设备。第一个请求总线的设备获得总线控制权。

5. 计数器定时仲裁：在该策略中，仲裁器使用一个计数器来决定总线的分配。计数器按照一定的顺序或随机顺序计数，当计数器的值与请求总线的设备编号匹配时，该设备获得总线控制权。

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参考资源链接：[计算机组成与系统结构课后答案全(清华大学出版社袁春风主编)](https://wenku.csdn.net/doc/6412b6debe7fbd1778d4843f?spm=1055.2569.3001.10343)

简述1帧CAn报文如何发送到CAN总线的

在Controller Area Network (CAN) 总线上，每一帧数据传输都有特定的结构和步骤。1帧CAN报文通常包含以下几个部分：

1. **标识符（ID Field）**：包含了报文的目的地址，由仲裁段、远程帧标志、错误检查码（RTR,IDE）以及11位或29位的循环冗余校验（CRC）组成。

2. **控制段（Data Field）**：如果是一条数据帧，则包含实际的数据，长度可变；如果是远程帧（RTR），则只包含标识符部分。

3. **填充（Padding）**：为了保持帧对齐，可能会添加填充位，全为0。

4. **帧结束（CRC Checksum）**：用于检测传输过程中的错误，最后两位是计算出的CRC校验值。

发送流程如下：
- **起始**：发送设备先拉低两条CAN-High和CAN-Low线，形成一个称为"预同步段"的信号。
- **同步段**：发送设备释放CAN-High，仅保留CAN-Low，形成一个短暂停留，作为同步信号。
- **传播时间**：等待其他节点确认同步完成，如果没有冲突，接收节点将同步进入接收模式。
- **相位段1**：发送设备继续发送数据，同时拉低CAN-Low，这是主传播阶段。
- **相位段2**：发送设备释放CAN-Low，同时CAN-High短暂上跳，然后回到低电平。
- **样本点A**：发送方再次拉低CAN-High，标志着数据段的开始。
- **数据段**：连续发送标识符、控制段及数据，每个数据位占一个CAN周期。
- **填充**：如有需要，发送填充位。
- **样本点B**：发送方拉高CAN-High，表示帧结束，准备接收回应对CRC的确认。
- **停止位**：发送填充0，持续一定时间，最后拉低两线表示帧终止。