CAN总线入门与协议详解

"CAN入门书，介绍CAN总线的基础知识，包括其应用、拓扑结构、特点、协议规范以及错误处理机制。" 本文档详细介绍了CAN（Controller Area Network）总线的基本概念和协议，适用于初次接触CAN总线的读者。CAN是一种广泛应用的串行通信协议，尤其在汽车行业中，它通过减少线束数量和实现高速数据通信来满足安全、舒适、环保和成本效益的需求。 1. **CAN是什么？** CAN是国际标准化的串行通信协议，由博世公司于1986年为汽车行业开发，后来通过ISO11898和ISO11519进行了标准化。 2. **CAN的特点** - **鲁棒性**：CAN协议设计考虑了高错误检测和容错能力。 - **高效通信**：CAN总线采用两线制，可以同时发送和接收数据，支持多主站系统，允许多个节点同时竞争总线使用权。 - **错误处理**：CAN有严格的错误检测机制，包括位错误、帧错误和CRC错误。 - **优先级决定**：CAN协议使用仲裁字段来确定数据传输的优先级，高位优先。 3. **CAN协议的基本概念** - **帧的种类**：包括数据帧、遥控帧、错误帧和过载帧，其中数据帧用于传输数据，遥控帧用于请求数据，错误帧用于报告和管理错误，过载帧则用于延长总线空闲时间。 - **位填充**：为了防止连续相同位的出现，CAN协议引入了位填充规则，即每连续5个相同的位后插入一个相反的位。 - **位时序**：CAN协议根据位时钟来控制数据传输，包括位周期、传播时间、相位缓冲区等部分，确保不同速率的节点间能正确同步。 - **同步与再同步**：CAN协议采用硬件同步和再同步策略来保持总线上的所有节点同步。 4. **CAN协议和标准规格** - **ISO标准化**：CAN协议遵循ISO11898和ISO11519标准，两者在某些方面有所不同，例如ISO11898主要针对物理层，而ISO11519涵盖了更广泛的应用范围。 - **错误状态**：CAN协议定义了不同的错误状态，如主动错误和被动错误，并通过错误计数值来监控错误状况。 5. **错误处理** - **错误状态的种类**：包括活动错误和被动错误，错误计数值达到阈值后会进入被动错误状态。 - **错误帧的输出**：当检测到错误时，节点会发送错误帧，以通知其他节点并尝试恢复同步。 CAN总线协议提供了一种可靠且高效的通信方式，特别适合于需要实时性和高数据完整性的应用场景。了解这些基本概念和协议机制对于理解和应用CAN总线至关重要。