第三章 控制器局域网

1、第一节概第一节概述述第二节第二节CAN协议协议第三节第三节CAN的基本组成和数据传输的基本组成和数据传输原理原理第四节第四节CAN主要部件的结构主要部件的结构原理原理第五节第五节CAN设计基础设计基础一、一、CAN总线的总线的特性特性二、二、CAN总线的位数值表示与通信距离总线的位数值表示与通信距离1. CAN的的特点特点2. CAN数据传输系统的数据传输系统的优点优点3.传输线颜色特点传输线颜色特点1)CAN支持从几千到支持从几千到1Mbits的传输速率。的传输速率。2)使用廉价的物理传输媒介。使用廉价的物理传输媒介。3)数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输数据帧短，实时性好，降低了有效数

2、据传输的速度。的速度。4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。错误检测校正能力强，系统可靠性高。5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故障节点自动脱离功能。障节点自动脱离功能。7)大部分大部分CAN在丢失仲裁或出错时，具有信息在丢失仲裁或出错时，具有信息自动重发功能。自动重发功能。1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信将传感器信号线减至最少，更多的传感器信号进行高速数据传输。号进行高速数据传输。2)组网自由，功能扩展能力强。组网自由，功能扩展能力强。3)总线利用率高，数

3、据传输距离长，可达总线利用率高，数据传输距离长，可达10km；数据传输速率高，可达数据传输速率高，可达1Mbits。4)CAN总线符合国际标准，便于一辆车上不同总线符合国际标准，便于一辆车上不同生产厂家的电控单元间进行数据交换。生产厂家的电控单元间进行数据交换。5)电控单元实时监测。电控单元实时监测。6)电控单元和电控单元插接器端子最小化应用，电控单元和电控单元插接器端子最小化应用，节省电控单元的有限空间。节省电控单元的有限空间。7)节省大量有色金属，成本相对较低。节省大量有色金属，成本相对较低。CAN总线基本颜色为总线基本颜色为橙色橙色；CAN-L(低位低位)均为均为棕色；棕色；CAN-H(

4、高位高位)中的驱动系统传输线为黑中的驱动系统传输线为黑色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线为紫色。为紫色。图3-1总线位的数值表示一、一、概述概述二、二、CAN的的分层结构分层结构三、不同版本通信协议与互联三、不同版本通信协议与互联表3-1CAN总线任意两节点之间的最大传输距离位速率/（Kbit/s）10005002501251005020105最大距离/m4013027053062013003300670010000CAN技术的应用推广，要求通信协议标准化。技术的应用推广，要求通信协议标准化。1991年年9月，月，Bosch公司制定并发布了公司制定

5、并发布了CAN技术规技术规范范(Version2.0)，该技术规范包括，该技术规范包括两部分。两部分。表3-2CAN协议与相关标准名称位速率/（Kbits）规格使 用 范 围SAE J193911250双线制，屏蔽式双绞线载货汽车，大型客车SAE J193912250双线制，屏蔽式双绞线，供给电压12V农业机械SAE J2284500双线制，双绞线（无屏蔽）汽车（高速：动力传动系统）SAE J2411333，833单线制汽车（低速：车身系统）NMEA 2000625，125，250，500，1000双线制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V船舶Device Net125，250，500双线

6、制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V工业设备CANopen10，20，50，125，250，500，800，1000双线制，双绞线，选用（屏蔽，电源）工业设备SDS50，125，500，1000双线制，屏蔽式双绞线选用（电源）工业设备表3-3通信协议按速度分类电通信光通信等级通信速率/（Kbits）用途协议A010（车身系统）照明装置、电动车窗、电动座椅、中央门锁等低速CAN（0125Kbits），LINB10125（状态信息系统）组合仪表、驱动信息、自动空调、故障诊断J1850，VANC1251000（实时控制系统）发动机、自动变速器、ABS、电子悬架等高速CAN（12510000Kb

7、its）D50000（多媒体）D2B光纤通信，MOST，IEEE 13941.数据链路层数据链路层2.物理层物理层图3-2数据链路层和物理层功能框图(1)逻辑链路控制逻辑链路控制(LLC)(2)媒体访问控制媒体访问控制1)功能。功能。 接收滤波。在接收滤波。在LLC层上开始的帧跃变是独层上开始的帧跃变是独立的，其自身操作与先前的帧跃变无关。立的，其自身操作与先前的帧跃变无关。 超载通知。若接收器内部条件要求延迟下超载通知。若接收器内部条件要求延迟下一个一个LLC数据帧或数据帧或LLC远程帧，则通过远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧子层开始发送超载帧。2)LLC帧结构。帧结构。 LLC数据帧

8、。由数据帧。由3个位场，即标识符场、数个位场，即标识符场、数据字长度码据字长度码(DLC)场和数据场组成，如图场和数据场组成，如图3-3所示所示。表3-4由DLC表示的数据字节数编码数据字节数DLCDLC3DLC2DLC1DLC0000001000120010300114010050101601107011181000 LLC远程帧。由标识符场和远程帧。由标识符场和DLC场组成，场组成，如图如图3-4所示所示。1)功能模型功能模型 发送部分功能。发送部分功能。 接收部分功能。接收部分功能。2）MAC帧结构帧结构 数据帧。数据帧。 MAC远程帧远程帧 出错帧。出错帧。 超载帧。超载帧。 帧间空间

9、帧间空间。图3-5媒体访问控制功能接收媒体访问管理接收媒体访问管理:由由物理层接收串行位流；物理层接收串行位流；解除串行结构并重新解除串行结构并重新构建帧结构；检测填构建帧结构；检测填充位充位(解除位填充解除位填充)；错误检测错误检测(CRC、格、格式校验、填充规则校式校验、填充规则校验验)；发送应答；构造；发送应答；构造错误帧并开始发送；错误帧并开始发送；确认超载条件；重新确认超载条件；重新激活超载帧结构并开激活超载帧结构并开始发送始发送。SOF、仲裁场、控制场、数据场和、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列序列帧段均以位填充方法进行编码。当发送器在发帧段均以位填充方法进行编码。当发送器在发送

10、位流中检测到送位流中检测到5个数值相同的连续位个数值相同的连续位(包括填包括填充位充位)时，在实际发送位流中，自动插入一个时，在实际发送位流中，自动插入一个补码位补码位。图3-7MAC远程帧图3-9位发送次序 错误类型错误类型 错误界定规则错误界定规则图3-8帧间空间a)非“错误-认可”或已收到先前帧节点的帧间空间b)先前帧已发送“错误-认可”节点的帧间空间位错误：位错误：正在向总线发送一位的节点同时在检测正在向总线发送一位的节点同时在检测总线。当检测到的位数值与送出的位数值不同时，总线。当检测到的位数值与送出的位数值不同时，则检验到位错误。则检验到位错误。填充错误填充错误：在使用位填充方法进

11、行编码的帧场中，：在使用位填充方法进行编码的帧场中，出现第六个连续相同电平的位时，则检测到填充出现第六个连续相同电平的位时，则检测到填充错误。错误。CRC错误错误：CRC序列由发送器的序列由发送器的CRC计算结果计算结果构成，接收器以发送器相同的方法计算构成，接收器以发送器相同的方法计算CRC。形式错误形式错误：当固定格式位场含有一个或更多非法：当固定格式位场含有一个或更多非法位时，则检测到形式错误。但接收器在帧结束的位时，则检测到形式错误。但接收器在帧结束的最后位检测到显性位时，不将其理解为形式错误最后位检测到显性位时，不将其理解为形式错误。“错误激活错误激活”节点节点：可正常参：可正常参与

12、总线通信，并在检测到错误与总线通信，并在检测到错误时，发出一个活动错误标志。时，发出一个活动错误标志。 “错误认可错误认可”节点节点：不应发送：不应发送活动错误标志，并参与总线通活动错误标志，并参与总线通信，但在检测到错误时，发送信，但在检测到错误时，发送一个认可错误标志。认可错误一个认可错误标志。认可错误标志由标志由6个连续的隐性位组成个连续的隐性位组成 “总线脱离总线脱离”节点节点：当一个节：当一个节点由于请求故障界定实体而对点由于请求故障界定实体而对总线处于关闭状态时，其处于总线处于关闭状态时，其处于“总线脱离总线脱离”状态状态。图3-10节点错误状态转换(1)物理层结构物理层结构 (2

13、)位时间位时间 (3)同步同步图3-11物理层结构图3-12正常位时间的组成1)在一个位时间内仅允许一种同步。在一个位时间内仅允许一种同步。2)只有先前采样点检测到的数值只有先前采样点检测到的数值(先前读总线先前读总线数值数值)不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才被用于同步。被用于同步。3)总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿时，即完成硬同步。时，即完成硬同步。4)所有满足规则所有满足规则1)和和2)的其他隐性至显性的跳的其他隐性至显性的跳变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性

14、跳变沿将被用于重同步；若只有隐性至显性沿跳变沿将被用于重同步；若只有隐性至显性沿被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性跳变沿，发送器将不完成重同步。跳变沿，发送器将不完成重同步。1. B类通信协议与类通信协议与C类通信协议类通信协议互联互联2.通用工作负荷通用工作负荷特性特性3.低速车身控制系统实施高速的低速车身控制系统实施高速的CAN协议协议图3-13网关处理内容图3-14轿车CAN与SAE J1850网络互联SAE J1939由美国由美国SAE组织维护和推广，组织维护和推广，其特其特点如下：点如下：1)以以CAN 2.0B协议为基础协议为基础，物理

15、层标准与，物理层标准与ISO 11898规范兼容，并采用符合该规范的规范兼容，并采用符合该规范的CAN控制控制器和收发器。通信速率最高可达器和收发器。通信速率最高可达250Kbit/s。2)采用协议数据单元采用协议数据单元(PDU)传送信息传送信息，每个，每个PDU相当于相当于CAN协议中的一帧协议中的一帧。3)利用利用CAN 2.0B扩展帧格式扩展帧格式的的29位标志符定义位标志符定义每一个每一个PDU的含义以及的含义以及PDU的优先级。的优先级。4)J1939协议协议主要作为汽车中应用的通信协议，主要作为汽车中应用的通信协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定，参对汽车中应用到的各类参数

16、都进行了规定，参数的规定符合数的规定符合ISO 11992标准标准。一、一、CAN的基本的基本组成组成二、数据传输原理二、数据传输原理图3-20CAN接线80C51单片机SJA1000CAN控制器PCA2C250CAN收发器1.电控电控单元单元2. CAN控制器控制器3. CAN收发器收发器4.数据传递数据传递终端终端5. CAN总线总线图3-19CAN的基本组成图3-21CAN网络框架图3-22带有CAN收发功能的电控单元内部结构CAN控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组成成，实现通信模型中物理层和数据链路层的功，实现通信模型中物理层和数据链路层的功能，并

17、对外提供与电控单元的物理接口。通过能，并对外提供与电控单元的物理接口。通过对对CAN控制器编程，可设置其工作方式，控制控制器编程，可设置其工作方式，控制其工作状态，进行数据发送和接收，以它为基其工作状态，进行数据发送和接收，以它为基础建立应用层础建立应用层。图3-23与TX线耦合的收发器表3-8收发器的特点状态晶体管是否有源电阻状态总线电平1截止状态(开关未接合)无源高10接通状态(开关接合)有源低0(1)分离终端分离终端 (2)多终端多终端 (3)单终端单终端 (4)非匹配终端非匹配终端表3-9收发器状态与总线电压收发器A收发器B收发器C总线电压1111（5V）1100（0V）1010（0V

18、）1000（0V）0110（0V）0100（0V）0010（0V）0000（0V）图3-25分离终端连接方式图3-26多终端连接方式在某些情况下，仅仅只有一个终端电阻在某些情况下，仅仅只有一个终端电阻(124或或62)位于主节点中。从位于主节点中。从CAN位定时要求方面考位定时要求方面考虑，系统配置应确保安全。虑，系统配置应确保安全。采用单终端接法的采用单终端接法的网络总线长度将小于正常终端接法总线长度的网络总线长度将小于正常终端接法总线长度的50。该接法使终端电阻与线路的特性阻抗不匹配，该接法使终端电阻与线路的特性阻抗不匹配，以以减少对线路双绞的要求，减少对线路双绞的要求，在同等配置下可增在

19、同等配置下可增加驱动能力或降低功耗。其终端电阻阻值高于加驱动能力或降低功耗。其终端电阻阻值高于电缆的特性阻抗值，要求系统配置能确保安全。电缆的特性阻抗值，要求系统配置能确保安全。与采用标准终端接法相比，当终端电阻增大时，与采用标准终端接法相比，当终端电阻增大时，相应的总线延时会急剧增加，位速率急剧降低相应的总线延时会急剧增加，位速率急剧降低。图3-27CAN数据传输线1.信息格式转换与请求发送信息格式转换与请求发送信息信息2.发送开始发送开始(总线空闲判断总线空闲判断)3.发送发送信息信息4.接收接收过程过程5.位仲裁位仲裁图3-28CAN数据格式图3-29总线空闲判断图3-30发送信息1)第

20、一步：检查信息是否正确第一步：检查信息是否正确(监控层监控层)。2)第二步：检查信息是否可用第二步：检查信息是否可用(接收层接收层)。图3-31信息接收(1)位仲裁的特点位仲裁的特点 (2)位仲裁实施过程位仲裁实施过程对数据进行实时处理时，对数据进行实时处理时，必须快速传送数据必须快速传送数据，因此，要求数据的物理传输通路有较高的速度。因此，要求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要发送数据时，要求快速地进在几个站同时需要发送数据时，要求快速地进行总线分配。行总线分配。CAN总线以报文为单位进行数据总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在传送，报文的优先级结合在11位标识符中

21、，最位标识符中，最低二进制数的标识符具有最高的优先级低二进制数的标识符具有最高的优先级。图3-35信息发送过程表3-10信息与标识符标识符十六进制二进制发动机 1280010 1000 0000ABS1A0010 1010 0000组合仪表320011 0010 0000转向角传感器 10C2000 1100 0000自动变速器 1440100 0100 0000一、一、CAN控制器控制器二、二、CAN收发器收发器1. CAN独立控制器独立控制器SJA10002. CAN集成电控单元集成电控单元P8xC591(1)SJA1000的特点的特点(2)SJA1000的结构的结构 (3)SJA1000

22、的工作模式的工作模式1)与与PCA82C200独立的独立的CAN控制器端子兼容、控制器端子兼容、电气兼容，具有电气兼容，具有PCA82C200模式，即默认的模式，即默认的BasicCAN模式。模式。2)扩展的接收缓冲器为扩展的接收缓冲器为64B，先进先出，先进先出(FIFO)。3)与与CAN 2.OB协议兼容协议兼容(PCA82C200兼容模式兼容模式中的无源扩展结构中的无源扩展结构)，同时支持，同时支持11位和位和29位识别位识别码码4)位速率可达位速率可达1Mbits。5)24MHz时钟频率。时钟频率。6)对应不同电控单元的接口对应不同电控单元的接口。7)可编程的可编程的CAN收发器配置。

23、收发器配置。8)温度适应范围扩大温度适应范围扩大(-40+125)。9)PeliCAN模式扩展功能包括：可读写访问的错模式扩展功能包括：可读写访问的错误计数器，可编程的错误报警限制寄存器，最近误计数器，可编程的错误报警限制寄存器，最近一次错误代码寄存器，对每一个一次错误代码寄存器，对每一个CAN总线错误的总线错误的中断，具体控制位控制的仲裁丢失中断，单次发中断，具体控制位控制的仲裁丢失中断，单次发送无重发，只听模式送无重发，只听模式(无确认、无活动的出错标无确认、无活动的出错标志志)，支持热插拔，支持热插拔(软件位速率检测软件位速率检测)，接收过滤器，接收过滤器扩展扩展(4B代码、代码、4B屏

24、蔽屏蔽)和自身报文接收和自身报文接收(自接收请自接收请求求)。图3-36SJA1000结构框图图3-37SJA1000插接器端子布置1)BasicCAN模式模式2)PeliCAN模式模式3)命令寄存器命令寄存器4)主要电气参数主要电气参数 BasicCAN地址分配地址分配。SJA1000的地址区包括的地址区包括控制段和报文缓冲区。控制段的初始化载入是通控制段和报文缓冲区。控制段的初始化载入是通过被编程配置通信参数过被编程配置通信参数(如，位时序如，位时序)，单片机通，单片机通过控制段控制过控制段控制CAN总线通信。初始化时，总线通信。初始化时，CLKOUT信号被单片机编程指定一个值。信号被单片

25、机编程指定一个值。 寄存器复位模式配置寄存器复位模式配置。检测到有复位请求后，。检测到有复位请求后，将终止当前接收发送的报文而进入复位模式。将终止当前接收发送的报文而进入复位模式。当向复位位传送了当向复位位传送了“1-0”的下降沿，的下降沿，CAN控制器控制器将返回工作模式。寄存器复位值见表将返回工作模式。寄存器复位值见表3-13。 控制寄存器控制寄存器(CR)。控制寄存器的内容用于改。控制寄存器的内容用于改变变CAN控制器的行为，这些位被单片机设置或控制器的行为，这些位被单片机设置或复制，并对控制寄存器进行读复制，并对控制寄存器进行读/写操作。控制寄写操作。控制寄存器各位的功能说明见表存器各

26、位的功能说明见表3-14。表3-19ACR的位分配(CAN地址4)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0AC7AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0 命令寄存器命令寄存器(CMR)。命令位初始化。命令位初始化SJA1000传输层上的动作。命令寄存器只写传输层上的动作。命令寄存器只写存储器，若读该地址，返回值为存储器，若读该地址，返回值为1111 1111。两条命令之间至少有一个内部时钟周期，两条命令之间至少有一个内部时钟周期，内部时钟的频率是外部振荡频率的内部时钟的频率是外部振荡频率的1/2。命。命令寄存器各位的功能说明见表令寄存器各位的功能说明见表3-15。 状

27、态寄存器状态寄存器(SR)。状态寄存器的内容反。状态寄存器的内容反映映SJA1000的状态，为只读存储器。状态寄的状态，为只读存储器。状态寄存器各位的功能说明见表存器各位的功能说明见表3-16。 中断寄存器中断寄存器(IR)。中断寄存器允许中断中断寄存器允许中断源识别，为源识别，为只读存储只读存储器。器。 发送缓冲区列表发送缓冲区列表。发送缓冲区列表见表发送缓冲区列表见表3-18。缓冲器用于存储。缓冲器用于存储单片机要单片机要SJA1000发送发送的信息，分为描述符的信息，分为描述符区和数据区。区和数据区。图3-39RXFIFO中的报文存储 接收缓冲器接收缓冲器。接收缓冲器是。接收缓冲器是RX

28、FIFO中可中可访问的部分，位于访问的部分，位于CAN地址的地址的2029之间，之间，其全部列表与发送缓冲器类似。其全部列表与发送缓冲器类似。RXFIFO共有共有64B的信息空间的信息空间(接收缓冲器当前的可用信息是接收缓冲器当前的可用信息是信息信息1)，如图，如图3-39所示。所示。 验收滤波器。在验收滤波器的帮助下，验收滤波器。在验收滤波器的帮助下，CAN控制器允许控制器允许RXFIFO只接收与识别码和验只接收与识别码和验收滤波器中预设值一致的信息。验收滤波器通收滤波器中预设值一致的信息。验收滤波器通过验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义过验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。 PeliCAN

29、地址列表地址列表 模式寄存器模式寄存器(MOD) 命令寄存器命令寄存器(CMR) 状态寄存器状态寄存器 中断寄存器中断寄存器 中断使能寄存器中断使能寄存器(IER) 仲裁丢失捕捉寄存器仲裁丢失捕捉寄存器(ALC) 错误代码捕捉寄存器错误代码捕捉寄存器(ECC) 错误报警限制寄存器错误报警限制寄存器(EMLR) RX出错计数寄存器出错计数寄存器(RXERR)（11）TX出错计数寄存器出错计数寄存器(TXERR)（12）发送缓冲器的描述符区）发送缓冲器的描述符区（13）接收缓冲器）接收缓冲器（14）验收滤波器）验收滤波器（15）RX信息计数器（信息计数器（RMC）(16)RX缓冲器起始地址寄存器缓

30、冲器起始地址寄存器(RBSA)CAN控制寄存器的内部寄存器以外部寄存器控制寄存器的内部寄存器以外部寄存器的形式存在，的形式存在，而作为片内内存使用而作为片内内存使用。由于。由于CAN控制器可工作在不同模式控制器可工作在不同模式(工作复位工作复位)，因此必须区分不同的内部地址定义。从因此必须区分不同的内部地址定义。从CAN地址地址32开始所有的内部开始所有的内部RAM80B被映像为被映像为CPU的接口。的接口。PeliCAN的地址分配见表的地址分配见表3-21。模式寄存器用于改变模式寄存器用于改变CAN控制器的行为方式，控制器的行为方式，CPU将控制寄存器作为读将控制寄存器作为读/写寄存器，可设

31、置写寄存器，可设置这些位，保留位读值为逻辑这些位，保留位读值为逻辑0。表3-23模式寄存器的复位值位符号MOD7SMAFMSTMLOMRM硬件复位值0（保留） 0（唤醒） 0（双向） 0（正常） 0（正常） 1（当前）软件置MOD0=1或总线关闭0（保留） 0（唤醒）表3-25命令寄存器的复位值位符号MOD75SRRCDORRBATTR硬件复位值0（保留） 0（空缺） 0（无动作）0（无动作）0（空缺） 0（空缺）软件置MOD0=1或总线关闭0（保留） 0（空缺） 0（无动作）0（无动作）0（空缺）表3-27状态寄存器的复位值与含义位符号BSESTSRSTCSTBSDOSRBS硬件复位值0(总

32、线开启)0(OK)1(等待空闲)0(等待空闲)1(完成)1(释放)0(空缺)0(空)软件置MOD0=1或总线关闭1(等待空闲)0(等待空闲)1(释放)0(空缺)中断寄存器用于识别中断源，为只读存储器。中断寄存器用于识别中断源，为只读存储器。当寄存器的一位或多位被置当寄存器的一位或多位被置1时，将时，将CAN中断中断通知通知CPU，CPU将除接收中断位外的所有位将除接收中断位外的所有位复位复位。中断使能中断使能寄存器为寄存器为可读可读/写存储器写存储器。表3-30仲裁丢失捕捉寄存器各位的功能说明(CAN地址11)位符号名称值 与 功 能ALC5ALC7保留ALC0ALC4，这5位的编码数值对应仲

33、裁丢失的位置，如00010对应仲裁丢失在标识码的BIT3；01010对应仲裁丢失在标识码的BIT11ALC4BITN04第4位ALC3BITN03第3位ALC2BITN02第2位ALC1BITN01第1位ALC0BITN00第0位图3-40仲裁丢失位说明表3-31错误代码捕捉寄存器各位的功能说明(CAN地址12)位符号名称值功能ECC7ERRC1错误代码1ECC6ERRC0错误代码0ECC5DIR方向1RX：接收时发生的错误0TX：发送时发生的错误ECC4SEG4段4位ECC0ECC4组合编码具有不同的功能，见表3 32位ECC.0ECC.4组合编码具有不同的功能，见表3-32ECC3SEG3

34、段3ECC2SEG2段2ECC1SEG1段1ECC0SEG0段0表3-33错误报警限制寄存器各位的功能说明(CAN地址13)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0EMLR7EMLR6EMLR5EMLR4EMLR3EMLR2EMLR1EMLR0表3-34RXERR各位的功能说明(CAN地址14)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0RXERR7RXERR6RXERR5RXERR4RXERR3RXERR2RXERR1RXERR0表3-35TXERR各位的功能说明(CAN地址15)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0TX

35、ERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7图3-41标准帧和扩展帧格式配置在发送缓冲器中的列表图3-42RXFIFO中的信息存储注：接收缓冲器中当前的可用信息是信息1。图3-43接收标准帧报文时的单个滤波器配置图3-44接收扩展帧报文时的单个滤波器配置图3-45接收标准帧报文的双滤波器配置图3-46接收扩展帧报文的双滤波器配置 总线定时寄存器总线定时寄存器0(BTR0) 总线定时寄存器总线定时寄存器1(BTR1) SJA1000的的BRP计算计算 输出控制寄存器输出控制寄存器(OCR) 时钟分频寄存器时钟分频寄存器(CDR)表3-36TX帧信息

36、(SFF)(CAN地址16)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0FRTDLCDLCDLCDLCBIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0SJW1SJW0BRP5BRP4BRP3BRP2BRP1BRP0表3-55BTR0各位的功能说明(CAN地址6)表3-56BTR1各位的功能说明(CAN地址7)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0SAMTSEG22TSEG21TSEG20TSEG13TSEG12TSEG11TSEG10图3-47一个位周期的整体结构1个系统时钟1个位周期则设置BTR0和BTR1参数后，实际传输的波特率

37、范围表3-58OCR各位的功能说明(CAN地址8)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0OCTP1OCTN1OCPOL1OCTP0OCTN0OCPOL0OCMODE1OCMODE0图3-48收发器的输入/输出控制逻辑表3-61CDR各位的功能说明(CAN地址31)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0CAN模式CBPRXINTEN关闭时钟CD2CD1CD0图3-49时钟输出模式图3-50双相输出时序配置(输出控制寄存器为F8H)SJA1000的主要电气参数见表的主要电气参数见表3-63。表3-63SJA1000的主要电气参数参数条件最小值最大

38、值电源电压（）/V4555除TX0和TX1之外所有端子的输入/输出电流（/）/mA4TX0和TX1共消耗电流（Sink）/mA30TX0和TX1源电流之和（Souce）/mA-20操作环境温度（）/-40125储存温度（）/-65150(1)硬件构成及其功能硬件构成及其功能 (2)存储系统存储系统图3-51P8xC591功能框图1)程序存储器程序存储器2)数据存储器数据存储器3)I/O结构结构P8xC591包含包含16KB内部程序存储器，可使用内部程序存储器，可使用外部存储器扩展到外部存储器扩展到64KB。当当EA为高电平时，为高电平时，P8xC591从内部从内部ROM读取地址，除非地址超读取

39、地址，除非地址超过过3FFFH。地址。地址4000HFFFFH取自外部程取自外部程序存储器。序存储器。EA在复位时锁存，复位之后不用在复位时锁存，复位之后不用考虑。对于考虑。对于ROM和和EPROM的的P8xC591，器件，器件执行防范措施，以确保不会被非法的程序存储执行防范措施，以确保不会被非法的程序存储器读取器读取。分分4个独立部分个独立部分，即低，即低128B RAM(地址地址00H7FH，可直接和间接寻址，可直接和间接寻址)、高、高128B RAM(地地址址80HFFH，为间接寻址，为间接寻址)、128B特殊功能特殊功能寄存器寄存器(SFR，地址，地址80HFFH，只能直接寻址，只能直

40、接寻址)和和256B辅助辅助AUX-RAM(地址地址00HFFH)，通，通过过MOVX间接寻址且间接寻址且EXTRAM位清零位清零。 P0与与80C51电控单元功能相同。复位后，电控单元功能相同。复位后，P0口口特殊功能寄存器为特殊功能寄存器为FFH。P0还提供复用的低位地还提供复用的低位地址和数据总线，用于扩展址和数据总线，用于扩展P8xC591的标准存储器的标准存储器和外围设备。和外围设备。 P1支持几种可选功能，具有不同的支持几种可选功能，具有不同的I/O状态。状态。在复位后，在复位后，P1.0和和P1.1为高电平，而为高电平，而P1.2P1.7为高阻态为高阻态(三态三态)。 P2与与8

41、0C51电控单元功能相同。复位后，电控单元功能相同。复位后，P1口口特殊功能寄存器为特殊功能寄存器为FFH；P2还提供复用的高位地还提供复用的高位地址和数据总线，用于扩展址和数据总线，用于扩展P8xC591电控单元功能电控单元功能的外部存储器和域外部数据存储器。的外部存储器和域外部数据存储器。 P3与与80C51电控单元功能相同。复位后电控单元功能相同。复位后,P3口口特殊功能寄存器为特殊功能寄存器为FFH。CAN收发器收发器PCA82C2502. CAN收发器收发器TJA10403. PCA82C250/251与与TJA1040、TJA1050的比的比较和升级较和升级4.工作模式工作模式5.

42、互操作性互操作性6.硬件问题硬件问题(1)PCA82C250的主要特点的主要特点(2)PCA82C250的结构的结构 (3)PCA82C250的工作原理的工作原理1)与与ISO 11898标准完全兼容。标准完全兼容。2)高速率高速率(1Mbit/s)。3)采用斜率控制，降低射频干扰采用斜率控制，降低射频干扰(RFI)。4)具有抗汽车环境下的瞬间干扰和保护总线的具有抗汽车环境下的瞬间干扰和保护总线的能力。能力。5)低电流待机模式。低电流待机模式。6)在在24V系统中防止电池对搭铁短路。系统中防止电池对搭铁短路。7)过热保护。过热保护。8)未上电时，节点不会干扰总线。未上电时，节点不会干扰总线。9

43、)总线至少可连接总线至少可连接110个节点个节点。表3-64PCA82C250基本性能参数参数条件最小值典型值最大值电源电压（）/V4555电源电流（）/mA显性位，V1=1V70隐性位，V1=4V14待机模式01017CAN H、CAN L端子直流电压（）/V055V-818差动总线电压（V）/VV1=1V1530差动输入电压（隐性值）（）/V非待机模式-1004表3-64PCA82C250基本性能参数差动输入电压（显性值）（）/V非待机模式1050传播延迟（）/ ns高速模式50工作环境温度（）/40120图3-52CAN收发器PCA82C250PCA82C250驱动电路内部具有限流电路驱

44、动电路内部具有限流电路，可防，可防止发送输出级对电源、搭铁或负载短路。当短止发送输出级对电源、搭铁或负载短路。当短路出现时功耗增加，可避免损坏输出级。若结路出现时功耗增加，可避免损坏输出级。若结温超过温超过160，则两个发送器输出端极限电流将，则两个发送器输出端极限电流将减小。由于发送器是功耗的主要部分，因而限减小。由于发送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的温升，器件的其他部分将继续工作。制了芯片的温升，器件的其他部分将继续工作。PCA82C250采用双线差分驱动，有助于采用双线差分驱动，有助于抑止汽抑止汽车在恶劣电气环境下受到的瞬变干扰车在恶劣电气环境下受到的瞬变干扰。图3-53TJA10

45、40功能框图(1)正常模式正常模式收发器通过总线收发器通过总线CAN-H和和CAN-L发送和接收数据。发送和接收数据。(2)待机模式待机模式发送器和接收器都关闭，只用低发送器和接收器都关闭，只用低功耗的差动收发器监控总线。功耗的差动收发器监控总线。 (3)分解网络分解网络分解网络为分解网络为0.5VCC的直流稳压源，的直流稳压源，只在正常模式中接通。只在正常模式中接通。 (4)唤醒唤醒在待机模式中，总线由低功耗的差动在待机模式中，总线由低功耗的差动比较器监控比较器监控。（5)过热检测过热检测收发器在过热时会受到保护。若收发器在过热时会受到保护。若实际连接点温度超过了实际连接点温度超过了165，

46、收发器会被禁止，收发器会被禁止，直到实际连接点温度低于直到实际连接点温度低于165后，后，TXD才会再才会再一次变成隐性。因此，收发器的振幅不会受到温一次变成隐性。因此，收发器的振幅不会受到温度漂移的影响。度漂移的影响。(6)TXD显性超时功能显性超时功能当端子当端子TXD由于硬件和由于硬件和/或软件程序的错误而被持续地置为低电平时，或软件程序的错误而被持续地置为低电平时，TXD显性和斜率定时器电路可防止总线进入持续显性和斜率定时器电路可防止总线进入持续的显性状态的显性状态(阻塞所有网络通信阻塞所有网络通信)。 (7)自动防故障自动防故障功能端子功能端子TXD提供了一个向提供了一个向VCC的上

47、拉，当不的上拉，当不使用端子使用端子TXD时，保持隐性电平。端子时，保持隐性电平。端子STB提供提供了一个向了一个向VCC的上拉，当不使用端子的上拉，当不使用端子STB时，使时，使收发器进入待机模式收发器进入待机模式。(1)PCA82C250/251与与TJA1040、TJA1050的比的比较较 (2)PCA82C250/251、TJA1050和和TJA1040插接插接器的端子布置器的端子布置表3-68TJA1040端子功能符号端子功能符号端子功能TXD1发送数据输入SPLIT5共模稳压输出GND2搭铁CAN L6低电平CAN电压输入/输出3电源电压CAN H7高电平CAN电压输入/输出RXD

48、4接收数据输出STB8待机模式控制输入TJA1040比比PCA82C250/251有以下改有以下改进：进：1)若不上电，则总线上完全无源。若不上电，则总线上完全无源。2)改良的抗电磁干扰改良的抗电磁干扰(EMI)性能。性能。3)改良的防电磁辐射性能。改良的防电磁辐射性能。4)在待机模式时，电流消耗非常低在待机模式时，电流消耗非常低(最最大大15A)。5)SPLIT端子代替端子代替Vref端子，有利于端子，有利于对总线的直流稳压对总线的直流稳压。图3-54PCA82C250/251、TJA1050和TJA1040插接器的端子布置(1)正常正常(高速高速)模式模式 (2)待机模式待机模式 (3)斜

49、率控制模式斜率控制模式 (4)静音模式静音模式对于总线收发器，正常对于总线收发器，正常(高速高速)模式都相同模式都相同。从。从TXD输入的数字位流被转换成相应的模拟总线信输入的数字位流被转换成相应的模拟总线信号，同时总线收发器监控总线，将模拟总线信号，同时总线收发器监控总线，将模拟总线信号转换成相应的数字位流从号转换成相应的数字位流从RXD输出输出。PCA82C250/251和和TJA1040提供了一个专用的提供了一个专用的待机模式，电流消耗减到最低待机模式，电流消耗减到最低(如如TJA1040最大最大为为15A，PCA82C250最大为最大为170A)。在待机模。在待机模式中，式中，TJA1

50、040和和PCA82C250/251发送器完全发送器完全禁能，禁能，TJA1040和和PCA82C250/251提供了与提供了与Babbling Idiot节点一致的静音功能节点一致的静音功能。只有只有PCA82C250/251提供斜率控制模式。通过提供斜率控制模式。通过RS端子和端子和GND之间的电平连接电阻调整斜率。之间的电平连接电阻调整斜率。TJA1050和和TJA1040的抗电磁干扰性比的抗电磁干扰性比PCA82C250/251提高了提高了20dB，可，可摆脱共模扼流摆脱共模扼流。TJA1050提供一个专用的静音模式，发送器完提供一个专用的静音模式，发送器完全禁能，以确保没有信号能从全禁能，以确保没有信号能从TXD发送至总线。发送至总线。如同如同TJA1040待机模式，该静音模式可建立一待机模式，该静音模式可建立一个个Babbling Idiot保护。静音模式