第3章_CAN总线.ppt

第3章 can总线,控制器局域网（controller area network，can）是一个支持分布式实时控制的串行通信网络。 20世纪80年代，bosch公司提出了最初用于汽车电子装置互联的控制器局域网can串行通信总线系统。 can被汽车行业和控制领域广泛应用，已经成为iso和sae标准。 can有can1.0、can1.2、can2.0a和 can2.0b等版本。,can2.0a及以下版本使用标准格式信息帧（11位标识符）， can2.0b使用扩展格式（29位标识符）。 can2.0a及以下的版本接收到扩展格式信息时认为出现错误。 can2.0b又分为“被动” can2.0b和“主动”can2.0b；“被动” can2.0b能够处理标准格式信息，接收时忽略扩展格式的信息帧，但并不认为是错误；“主动”can2.0b能够接收发送标准格式信息和扩展格式信息。,3.1 can协议的体系结构,3.2 物理层,3.2.1 物理层的特点 1. 物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路的电气特性、数据传输的编码与解码、定时以及同步的实施标准。 bosch can对物理层没有具体定义； iso11898定义的高速can； iso11519-2定义的低速can；,2. iso11898定义的高速can,3. iso11519-2定义的低速can,图3-4,图3-5 低速容错can的物理信号,4. iso11898和iso11519-2物理层的主要区别,3.2.2 位定时及其同步,can节点本来都在独自运行，而通讯之类的操作却要求在它们之间建立协作关系。为了达到并维持这种协作关系，有关节点中的协议控制芯片必须在位定时逻辑的管理下，进行正确的同步处理。,1.位定时,图 3-6 can的位定时与同步规则,s：跳边沿，用于同步总线上的各个节点 p：补偿信号在传播过程中难以避免的延迟时间（延时和的2倍） p1、p2：均可伸缩，它们用于对位定时逻辑进行调整，以适应总线信号的实际位时间相对于额定值的变化。 采样点：接收器中读取总线状态的时刻，位于p1和p2之间，因为总线信号发展到这里，其物理属性一般已经比较稳定，此刻的总线状态应该可以充分体现出实际的位值,位定时的计算,时间基准单元（time quantum，tq，），是由振荡器周期产生的固定时间长度，可以通过编程设定为不同的振荡器周期倍数。 位时间中，各时间段长度都以tq为单位计算： 1）sync-seg是1个tq。 2）prop-seg是l 8个tq。 3）phase-seg1可编程设为 l8个tq。 4）phase-seg2取phase-seg1和ipt两者中的最大值。 信息处理时间ipt一般小于等于2个tq。 标称位时间长度nbt必须通过编程设定为825个tq范围内的值。,2. 同步,1）硬同步： 具有强制性，就是说无论接收器原先处于何种状态，现在它都必须以导致硬同步的那个下降沿为起点，重新开始位定时。 在t1时刻，总线状态由原来的空闲变为显性。由于总线空闲之后的第一个显性位必为can帧的sof，所以接收器知道有节点在送出消息，便执行一次“硬同步”（hard synchronization）。,同步沿在同步段。 硬同步之后，接收器的位定时逻辑开始以额定位时间按部就班地监测总线。,2）再同步（软同步）： 为了补偿传输中造成的同步差异，对同步信号进行调整。 t2时刻，第三位数的起始下降沿落在了tb2的p2中，显然tb3的同步段将“名不副实”，于是接收器的位定时逻辑需要进行一次“再同步” 3）再同步跳变宽度（rjw）：对同步点进行一次调整的时间（tq数）。,采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化,再同步跟据跳变沿位置错误状态进行调整。 跳变沿的位置错误e定义为跳变沿与sync-seg的相对位置长度的tq数。其符号e定义如下： 1）如果跳变沿在sync-seg中，则e=0。 2）如果跳变沿在sync-seg之前，则e0。,当e小于等于再同步跳变宽度的编程值时，不采取再同步调整；如果e大于再同步跳变宽度时，则： l）如果e0，phase-seg1加长rjw。 2）如果e0，phase-seg2减小rjw。,采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化,3. 位填充,当采用非归零（nrz）编码连续发送相同位时，就无法得到这样的同步信息；can采用位填充规则弥补这个缺点，为接收端的再同步提供条件。 一个帧中，起始域、仲裁域、控制域、数据域和crc域的二进制位流通过位填充方式编码，每当发送端检测到连续的5个相同位时，自动插入一个补位。 在can中，两个跳变间的最大时间为29个tq。,3.2.3 can总线收发器,can的物理层接口芯片。 在cmos电平与差分电压之间实