CAN接口要点PPT教学课件

1、 CAN总线是德国BOSCH公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通讯协议,是交通运载工具电气系统中应用较广的总线。现在向过程工业，机械工业，机器人，数控机床，传感器等方面发展。 1993年11月，ISO正式颁布CAN为国际标准ISO11898。 支持CAN协议的公司有Intel、Motorola、Philips、Siemens、NEC、Honeywell等公司。第1页/共34页传输速率： 可达到1Mbps（40米以内）传输距离： 10千米（5kbps以下）支持的介质：铜线，光纤媒体访问控制方式：CSMA/冲突按优先权解决可挂接的最大节点数：110 基本特性

2、：第2页/共34页 信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是2.5V左右，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时，通常电压值为：CAN_H = 3.5V 和CAN_L = 1.5V。CAN差分电压，总线位的数值表示第3页/共34页1. CAN属于总线式串行通信网络2. 可实现点对点、一点对多点及全网广播几种方式发送接收数据3. 为多主方式工作，通信方式灵活4. CAN网络按节点类型分成不同的优先级5. CAN采用非破坏性总线优先级仲裁技术6. 每帧信息都有循环冗余校验CRC及其它检错措施

3、7. CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭输出功能8. CAN总线以报文为单位进行数据传递9. 每个标准报文起始部分有一个11位的标志符ID10.数据域为0-8个字节，每个字节8位。第4页/共34页报文传输类型报文传输由4种不同的帧类型表示和控制：u数据帧：数据帧将数据从发送器传输到接收器。u远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一标识符的数据帧。u错误帧：任何单元检测到总线错误就发出错误帧。u过载帧：过载帧用于在先行和后续数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。第5页/共34页数据帧结构 帧间空间 仲裁场 控制场 数据场 CRC场 帧结束 数据帧 帧起始 应答场 帧间空间 或过载帧

4、 数据帧组成第6页/共34页远程帧结构帧间空间帧间空间仲裁场仲裁场控制场控制场CRC场场帧结束帧结束远程帧远程帧帧起始帧起始应答场应答场帧间空间帧间空间或过载帧或过载帧远程帧的组成第7页/共34页错误帧结构 数据帧 错误标志 错误标志的重叠 错误界定符 错误帧 帧间空间 或过载帧 错误帧的组成第8页/共34页过载帧结构 数据帧 过载标志 过载标志的重叠 过载界定符 过载帧 帧间空间 或过载帧 过载帧的组成第9页/共34页 CAN协议一般用来管理控制器、传感器、执行器和人机接口之间的数据传输；使用双绞线，给用户提供了一种低成本的系统连网方案。 由于协议本身的优点，总线上的数据绝对不会发生冲突、数

5、据遗失等现象，使得CAN广泛用于环境恶劣的工业现场和自动化生产线。 LF24xx系列DSP控制器作为第一个具有片上CAN控制模块的DSP芯片，给用户提供一个设计分布式或网络化运动控制系统的无限可能。 LF240X配置了一个符合CAN2.0B协议的CAN模块。第10页/共34页 CAN总线是一种多主总线，通信介质可以是绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps，通信距离可达10km。 CAN协议的个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。 C

6、AN协议对于许多领域的分布式测控是很有吸引力的，目前CAN已成为IS011898标准，其特性如下：(1) CAN是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。第11页/共34页(2) CAN协议遵循ISOOSI模型，采用了其中的物理层、数 据链路层与应用层。(3) CAN可以多主模式工作，本质上也是种CSMA/CD方式， 网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络 上的其它节点发送信息，而不分主从，节点之间的优 先级之分，因而通信方式灵活。(4) CAN采用非破坏性位仲裁技术，优先级发送，可以大大 节省总线冲突仲裁时间，在重负荷下表现出良好的性 能。(5) CAN可以点对点、一点对多点

7、(成组)及全局广播等几种 方式传送和接收数据。第12页/共34页(6) CAN的直接通信距离最远可达10km(传输速率为5Kbps)； 最高通信速率可达1Mbps(传输距离为40m)。(7) CAN上的节点数实际可达110个。(8) CAN数据链路层采用短帧结构，每一帧为8个字节，易 于纠错。可满足通常工业领域中控制命令工作状态及 测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线 时间过长，从而保证了通信的实时性。(9) CAN每帧信息都有CRC校验及其它检错措施，有效地降 低了数据的错误率。 CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭的功能， 使总线上其它节点不受影响。第13页/共34页(11

8、) 信号调制解调方式采用NBZ(非归零)编码解码方式， 并且采用插入填充位(位填充)技术。(12) 数据位具有支配 “0” (Dominant bit)和退让 “1” (Recessive bit)两种逻辑值，采用时钟同步技术，具 有硬件自同步和定时时间自动跟踪功能。 CAN协议支持用于通信的4种不同的帧类型： 数据帧：从发送节点到接收节点传送数据。 远程帧：通过一个节点，使用相同的标志符请求一个 数据帧的发送。 错误帧：在总线检测错误时，任意一个节点所发送的帧。第14页/共34页 过载帧：在前面的和后面的数据帧之间提供一个额外的 延时。 CAN标准数据帧包含44到108位，而CAN扩展数据帧

9、包含64到128位，另外，多达23个填充位可以插入到一个标准的数据帧中，多达28个填充位可以插入到扩展数据帧中，这要根据数据流的代码来定。数据帧的最大长度为131位，扩展数据帧的最大长度为156位。 如下图所示，数据帧包含如下内容：第15页/共34页 帧的起始； 包含标志符和被发送信息类型的仲裁域： 包含数据位数的控制域； 多达8个字节的数据； 循环冗余检查（CRC)； 应答； 帧的结束 CAN总线所具有的卓越性能、极高的可靠性，设计独特，特别适合工业设备测控单元相连。因此，备受工业界的重视，并已被公认为工业界最有前途的现场总线之一。第16页/共34页 CAN总线一般用双绞线，传输速率取绝于总

10、线长度，总线长度小于40m时，传输速率可达1Mb/s。 CAN总线的连接如下图所示，DSP需要通过一个CAN收发器连接到CAN总线上。第17页/共34页12.1 CAN Controller Architecture第18页/共34页12.2 Memory Map第19页/共34页第20页/共34页第21页/共34页 CAN总线系统结构第22页/共34页 CAN总线接口部分电路举例第23页/共34页译码电路数据接口控 制 逻 辑双 口 RAMCANT X CANRXT MS320LF2407CAN收 发 器CANT X CANRXT MS320LF2407CAN收 发 器CANT X CANR

11、XT MS320LF2407CAN收 发 器地 址 线数 据 线地 址 线数 据 线中 断IORIOWMEMWMEMR多 机 通 信 卡计算机接口 通信卡实现方案第24页/共34页RS TXDCANH GNDCANL VCCVREF RXDCANTX/IOPC6CANRX/IOPC759483726187651237270GNDCANR4PCA82C250TTMS320LF2407GNDR1R2R3D14+5V+5V TMS320LF2407与CAN驱动接口电路第25页/共34页AD61AD72ALE/AS3CS4RD/E5WR6CLKOUT7VSS18XTAL19XTAL210MODE11V

12、DD312TX013TX114VSS315INT16RST17VDD218RX019RX120VSS221VDD122AD023AD124AD225AD326AD427AD528SJA1000P00P01P02P03P04P05P06P07ALENC1Anode2Cathode3NC4GND5Out6Enable7Vcc86N137BVCCTX0VCC+5VRS2390OhmRXD+5VRX0RX0Rs46.8KOhmRs53.6KOhmCs2100nFRs6390OhmVCCVCCVCCNRDNWRINTSJAXTAL2RESETQ3NPNRQ22VCCRQ21P23CAN总线与单片机（AT

13、89C52）的接口举例：SJA1000第26页/共34页NC1Anode2Cathode3NC4GND5Out6Enable7Vcc86N137A+5VVCCRS1390ohmTX0TxDRs7390OhmCs3TxD1GND2VCC3RxD4Vref5CANL6CANH7Rs8PCA82C250TxD+5VRxDCP1100nFRext1KohmRs3124Ohm162738495JDB9PCA82C250第27页/共34页TMS320LF2407A，CAN总线接口应用程序举例：;- CAN初始化程序 -CAN_INIT: LDP #DP_PF2 LACL MCRB OR #0C0H SAC

14、L MCRB ;IOPC6,IOPC7配置为特殊功能：CANRX,CANTX ;-CAN位定时器配置- LDP #DP_CAN SPLK #0040H,MDER ;MD3=0,MD2=1邮箱2接收,3发送 SPLK #0FFFFH,CAN_IFR ;清全部CAN中断标志 SPLK #07FFFH,LAM1_H ;0则ID必须匹配 SPLK #0FFFFH,LAM1_L SPLK #1000H,MCR ;CCR=1改变配置请求 第28页/共34页WAIT_CCE: BIT GSR,#0BH ;等待改变配置使能 BCND WAIT_CCE,NTC ;当CCE=1时即可以配置BCR1,BCR2寄存器

15、 SPLK #0001H,BCR2 ;波特率预分频寄存器 SPLK #0033H,BCR1 ;波特率=1M LACL MCR AND #0EFFFH SACL MCR ;CCR=0改变配置结束请求 WAIT_NCEE: BIT GSR,#0BH BCND WAIT_NCEE,TC ;只有CEE=0时,寄存器BCR2,BCR1配置才成功 DSP、CAN总线接口应用程序举例（续）第29页/共34页; -写CAN邮箱内容前寄存器设置- LDP #DP_CAN SPLK #0040H,MDER ;不使能邮箱，邮箱2设为接收方式 SPLK #0103H,MCR ;CDR=1，数据区改变请求 ;-写 CA

16、N 邮箱内容- LDP #DP_CAN2 SPLK #2447H,MSGID2H ;设置邮箱2的控制字及ID ; IDE=0，AME=0，AAM=0 ; 标准方式为MSGID2H122 SPLK #0FFFFH,MSGID2L SPLK #02H,MSGCTRL2 ;设置控制域 ;数据长度DCL = 8，RTR=0 数据帧 SPLK #00000H,MBX2A ;邮箱2信息初始化DSP、CAN总线接口应用程序举例（续）第30页/共34页;-写 CAN 邮箱内容后寄存器设置- SPLK #0480H,MCR;DBO=1，ABO=1，STM=0 SPLK #04CH,MDER;ME3=0，MBX3 发送， ME2=1 接收 SPLK #07FFFH,CAN_IMR ;中断MBX3使能，MBX2使能,高中断优先级 SPLK #0FFFFH,CAN_IFR ;清全部中断标志 RET ;=DSP、CAN总线接口应用程序举例（续）CA