CAN总线基础与模拟软件ppt课件.ppt

CAN总线基础与模拟软件 1 CANBUS 计算机 要关注的问题1 这个总线是怎么工作的 它们共用一条通信线路 2 它们传送的数据是什么样的 帧格式3 它们共用一条通信线路 竞争怎么办 优先 仲裁 谁最优先4 总线上传送的信息很多 某个控制器怎么接收自己需要的数据 接收 过滤5 还要注意CAN总线通信速率的问题 CAN总线的基本问题 2 CAN模拟软件运行的环境 基础学习可以借肋一下模拟软件 在自己的计算机上不需要CAN的相关硬件设备 可以模拟出CAN总线的一些特性 有助于理解CAN的一些基本概念 3 第1个问题 CAN总线传输的数据 认识标准数据帧 CAN四种帧类型 数据帧 远程帧 错误帧 超载帧 数据帧是实际中经常使用的 标准数据帧 扩展数据帧 数据帖主要有2种 标准帧和扩展帧 它们主要区别是ID号长度不同 IDE位不同标准帧IDE 0显性电平 扩展帧IDE 1隐性电平 使用过程中要注意的有 ID DLC 0 8bytes数据 IDE 4 第2个问题 CAN总线优先级问题 逐位仲裁机制 CAN总线上的设备 节点 是检测到总线空闲才发送的 节点每次发送的数据都很短 在极短的时间就能发送完成 这样数据不会碰撞 但当总线发送数据量很大的情况下 难免会有两个设备同时发送的情况 就靠ID的大小来解决 NodeB 00011101101 0 xED VSNodeA 00011101111 0 xEF 举例说明两个ID同时发送 逐位仲裁的方法 得出的结论 ID号小的能获得较高的优先级 通过这样做 既照顾了数据优先性 碰撞的概率也降到极低的程度 5 第3个问题 CAN总线上节点对数据的选择接收 过滤机制 过滤机制是靠设置接收的ID和屏蔽位共同完成的 1 默认情况下 总线上的节点接收所有的数据 2 只接收某一个ID号的数据帧的情况是这样实现的 设定要接收的ID号到节点的CAN控制器中 并且把相应的屏蔽位全设置为1 例如 要接收ID号为0 x317的标准数据帧 对于标准帧 ID和MSK都是11位的 一个ID的bit就对应一个屏蔽的bit 屏蔽的某位为1就说明接收到的ID的那一位必须与设定ID那一位相同 如果不相同就不接收 而屏蔽位为0接收的ID那一位可以是 0或1 6 第3个问题 CAN总线上节点对数据的选择接收 过滤机制 2 接收一部分ID号的实现 例如 要接ID号为0 x310到0 x317标准数据帧 01100010000b 0 x31001100010001b 0 x31101100010010b 0 x31201100010011b 0 x31301100010100b 0 x31401100010101b 0 x31501100010110b 0 x31601100010110b 0 x317 111111111000b屏蔽位 7 第3个问题 CAN总线上节点对数据的选择接收 过滤机制 8 一个实际的例子 配料系统 简装版 工作过程 1 监控计算机确定哪些配料控制器进行配料任务 发选中消息给主控制器 主控制器发送一条选中信息给所有的配料控制器 告知配料控制器哪些进行配料工作 2 主控制器按一定顺序发送启动信息 让配料控制器启动 配料控制器启动后发送一条启动成功的应答消息 3 配料控制器启动后开始称量物料 把物料的流量值周期性的发送给监控机 4 如果某个配料控制器出现故障 要发送报警信息 5 当系统要停止时 主控制器发送停止命令 让配料控制器停止工作 并应答 9 一个实际的例子 配料系统 CAN通信设计 先对所有收发信息进行统计 这里介绍主控制器的信息和配料控制器的信息 主控制器传送的信息有 发送 a 配料控制器选中信息 所有控制器都接收 优先级较低b 配料控制器启动 停止信息 针对某控制器来控制启动停止 优先级一般接收 a 各个配料控制器发送的报警信息 要能区分出是哪个控制器发的 优先级较高b 各个配料控制器的启动 停止应答信息 能区分出是哪个控制器 优先级一般 配料控制器传送的信息有 发送 a 发送实时称量的信息 各个控制器要有区分 优先级一般b 各个配料控制器发送的报警信息 要能区分出是哪个控制发的 优先级较高c 各个配料控制器发送启动停止应答信息 能区分出是哪个控制器发的 优先级一般接收 a 配料控制器选中信息 所有控制器都接收 优先级较低b 主控制器发出来的启动 停止信息 针对不同控制器 优先级一般 10 一个实际的例子 配料系统 CAN通信设计 ID设计 在进行CAN总线通信的设计时 要注意 1 要能区分出各种不同的信息 用ID号来标识 2 要区分出各种不同信息的优先级 比如发生了报警 优先级要高 3 要区分出信息是要大家都接收的还是只针对某一个控制器的 接收过滤 比如有8个配料控制器 采用标准帧进行设计 问题可以如下解决 最前2bit设为优先级00最高01一般10较低11最低 最后4bit设为控制器号1111 15为主控制器0001 1000 1 8 0000相当于所有控制器 用于区分不同控制器 中间5bit可以代表各种消息00001配料控制器发送的报警00010主控制器发送的启动 停止信息00011配料控制器发送的流量信息00100配料控制器发送的启 停应答00101主控制器发送的选中信息 11bitID的使用 例如1 配料控制器发送的报警信息00000010001 0 x112 控制器发送的流量值信息01000110010 0 x232主控制器发送给2 的启 停信息01000100010 0 x222 11 一个实际的例子 配料系统 CAN通信设计 数据设计 细心的同学发现 我们上面设计的ID有的是主控制器发送给2 配料控制器的启 停信息 一个ID只能代表一个意思 那是让2 启动还是停止呢 别忘了 我们还除了ID可用外还有0 8bytes的数据区可以用 它可以装我们要发送的数据 例如 控制配料控制器的启动停止 相当于一个开关量 我们最多用一个字节的数据就够了 数据为0 xFC表示启动 0 xFE表示停止所以让2 配料控制器启动的数据帧为 ID 01000100010 0 x222 ID号 DLC 1 数据长度 数据 0 xFC 1个字节的数据 让2 配料控制器停止的数据帧为 ID 01000100010 0 x222 ID号 DLC 1 数据长度 数据 0 xFE 1个字节的数据 12 一个实际的例子 配料系统 CAN通信设计 接收屏蔽 还有一个问题 接收方怎么选择信息 2个例子 1 主控制器接收1 8号配料控制器的报警信息 前面说过它们的报警信息为以下这一组 00000010001 0 x0111 配料控制器发送的报警信息00000010010 0 x0122 配料控制器发送的报警信息00000010011 0 x0133 配料控制器发送的报警信息00000010100 0 x0144 配料控制器发送的报警信息00000010101 0 x0155 配料控制器发送的报警信息00000010110 0 x0166 配料控制器发送的报警信息00000010111 0 x0177 配料控制器发送的报警信息00000011000 0 x0188 配料控制器发送的报警信息11111110000 0 x7F0屏蔽位2 主控制器发送给2 的启 停信息 由于只有2 配料控制器接收 所以是全屏蔽的地方 01000100010 0 x222111111111111 0 x7FF 13 一个实际的例子 配料系统 协议表 对照信息表 ID的分配 数据的意义来制定协议表 注 ID号里的x代表的是跟控制器相关的数据 实际x是控制器号 x的取值范围0 F 14 一个实际的例子 配料系统 2 3人一组试试协议 2 3人一组 来模拟配料系统 一个同学做主控制器 其它的同学做配料控制器 模拟配料系统的工作过程 1 定好配料控制器的号 按上面的协议表定出各条消息 ID和数据 2 主控制器发送选中命令 配料控制器同学看接收到的信息判断自己是否被选中 3 主控制器依次给配料控制器同学发送启动命令 配料控制器同学回应一个启动成功消息 4 配料控制器的同学发送流量值信息 主控制器同学可以用虚拟液位来看流量 5 配料控制器的同学发送报警信息 6 主控制器的同学区分是哪个配料控制器发送的报警信息 7主控制器同学依次给配料控制器发送停止信息 配料控制器的同学收到后发送一个停止成功消息 把发送的数据和接收到的数据 附在作业上 会出现的问题 如果都按