現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)CAN總線.ppt

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1、第4章 CAN 總 線,4.1 概述 4.2 CAN的的物理層 4.3 CAN協(xié)議規(guī)范 4.4 典型CAN總線器件及應(yīng)用,,,第4章 CAN 總 線,CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)，可以歸屬于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，通常稱為CAN bus，即CAN總線，是目前國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、volkswagen (大眾)等都采用了CAN總線來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間

2、的數(shù)據(jù)通信。 同時(shí)，由于CAN總線的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍目前已不僅局限于汽車行業(yè)，已經(jīng)在自動(dòng)控制、航空航天、航海、過(guò)程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。,4.1 概述,4.1.1 CAN工作原理、特點(diǎn) 4.1.2 發(fā)展背景及應(yīng)用情況 4.1.3 一個(gè)典型的工程實(shí)例,4.1概述,CAN 最初出現(xiàn)在汽車工業(yè)中，80年代由德國(guó)Bosch公司最先提出。最初動(dòng)機(jī)是為了解決現(xiàn)代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號(hào)線。1993年CAN 成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(高速應(yīng)用)和ISO11519（低速應(yīng)用）。 由于其良好的性能及獨(dú)特

3、的設(shè)計(jì)，CAN總線越來(lái)越受到人們的重視。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的增多，CAN的規(guī)范從CAN 1.2 規(guī)范(標(biāo)準(zhǔn)格式)發(fā)展為兼容CAN 1.2 規(guī)范的CAN2.0規(guī)范(CAN2.0A為標(biāo)準(zhǔn)格式，CAN2.0B為擴(kuò)展格式)，目前應(yīng)用的CAN器件大多符合CAN2.0規(guī)范。,,4.1.1 CAN的工作原理、特點(diǎn),1 CAN 的工作原理,當(dāng)CAN 總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對(duì)其進(jìn)行接收。每組報(bào)文開頭的11位字符為標(biāo)識(shí)符(CAN2.0A)，定義了報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，這種報(bào)文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)符是唯一的，不可能有

4、兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識(shí)符傳送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時(shí)，轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)。,,,,CAN 芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)文格式發(fā)出，這時(shí) 網(wǎng)上的其它節(jié)點(diǎn)處于接收狀態(tài)。 每個(gè)處于接收狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測(cè)，判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。 由于CAN 總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在CAN 總線中加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無(wú)需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。當(dāng)所提供的新節(jié)點(diǎn)是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)

5、議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過(guò)程同步化，即總線上控制器需要測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無(wú)須每個(gè)控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。,,,,,2 CAN總線特點(diǎn),,CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。最大通訊距離可達(dá)10km，最大通信速率可達(dá)1Mbps。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。 CAN總線特點(diǎn)如下： （1）可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。利用這一特

6、點(diǎn)也可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。,（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí)可以滿足不同的實(shí)時(shí)要求。 （3）CAN總線采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，大大節(jié)省了總線沖突裁決時(shí)間；最重要的是在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很重的情況下，也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓的情況（以太網(wǎng)則可能）。 （4）可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。 （5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5Kbps以下）。,（6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)40m）。 （7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。 （8）采用短幀結(jié)

7、構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)，這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，且具有極好的檢錯(cuò)效果?？蓾M足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的一般要求。 （9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。 （10）通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無(wú)特殊要求。 （11）節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。,CAN總線協(xié)議已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價(jià)比高，特別適用于分布式測(cè)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。 CAN 控制器工作于多主方式，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都可根據(jù)總線訪問(wèn)

8、優(yōu)先權(quán)(取決于報(bào)文標(biāo)識(shí)符)采用無(wú)損結(jié)構(gòu)的逐位仲裁的方式競(jìng)爭(zhēng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，且CAN 協(xié)議廢除了節(jié)點(diǎn)地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，這可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這些特點(diǎn)使得CAN 總線構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。而利用RS-485 只能構(gòu)成主從式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，通信方式也只能以主節(jié)點(diǎn)輪詢的方式進(jìn)行，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性較差； CAN 總線通過(guò)CAN 控制器接口芯片兩個(gè)輸出端的電平狀態(tài)，可以保證不會(huì)出現(xiàn)象在RS-485網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)系統(tǒng)有錯(cuò)誤，,,,出現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，導(dǎo)致總線呈現(xiàn)短路，從而損壞某些節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象。而

9、且CAN 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)關(guān)閉輸出功能，以使總線上其他節(jié)點(diǎn)的操作不受影響，從而保證不會(huì)出現(xiàn)象在網(wǎng)絡(luò)中，因個(gè)別節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，使得總線處于“死鎖”狀態(tài)。 CAN 具有的完善的通信協(xié)議可由CAN 控制器芯片及其接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，這些是只僅僅有電氣協(xié)議的RS-485 所無(wú)法比擬的。另外，與其它現(xiàn)場(chǎng)總線比較而言，CAN 總線是具有通信速率高、容易實(shí)現(xiàn)、低成本、且性價(jià)比高等諸多特點(diǎn)的一種已形成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線。這些也是目前CAN 總線應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，具有強(qiáng)勁的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要原因。,4.1.2 發(fā)展背景及應(yīng)用情況,1. CAN（控制器局域網(wǎng)）的起源

10、 1986年2月，德國(guó)Robert Bosch 公司介紹了一種新型的串行總線CAN控制器局域網(wǎng)。在此之前還沒(méi)有一種現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)方案能夠完全滿足汽車工程師們?cè)黾有鹿δ?、減少電氣連接線，使其能夠用于產(chǎn)品，而非用于驅(qū)動(dòng)技術(shù)的要求。 1987年中期，Intel交付了首枚CAN控制器82526，這是CAN方案首次通過(guò)硬件加以實(shí)現(xiàn)。不久之后，Philips 半導(dǎo)體推出了82C200。由于這兩枚最先的CAN控制器在性能上各有千秋，因此形成Philips主推的BasicCAN 和Intel主推的FullCAN 兩大陣營(yíng)。今天的CAN控制器中，在同一模塊中的驗(yàn)收濾波和報(bào)文控制方面仍有相當(dāng)?shù)牟煌?今天，在歐洲幾乎

11、每一輛新客車均裝配有CAN局域網(wǎng)。同樣，CAN也用于其他類型的交通工具，甚至工業(yè)控制等領(lǐng)域也被大量使用。CAN已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)最重要的總線之一。2000年，全球市場(chǎng)銷售超過(guò)1億個(gè)CAN器件。 標(biāo)準(zhǔn)化與一致性 1990年，Bosch CAN 規(guī)范（CAN 2.0版）被提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，于1993年11月出版了CAN的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898，除了CAN協(xié)議外，它也規(guī)定了最高至1Mbps波特率時(shí)的物理層。同時(shí)，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11519-2中也規(guī)定了CAN數(shù)據(jù)傳輸中的容錯(cuò)方法。1995年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898進(jìn)行了擴(kuò)展，以附錄的形式說(shuō)明了29位CAN標(biāo)識(shí)符。當(dāng)前，修訂的CAN規(guī)范正在標(biāo)

12、準(zhǔn)化中。ISO11898-1稱為“CAN數(shù)據(jù)鏈路層”，ISO11898-2稱為“非容錯(cuò)CAN物理層”，ISO11898-3稱為“容錯(cuò)CAN物理層”。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11992（卡車和拖車接口）和,,ISO11783（農(nóng)業(yè)和森林機(jī)械）都在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)J1939的基礎(chǔ)上定義了基于CAN應(yīng)用的子協(xié)議。 CAN的發(fā)展過(guò)程 盡管當(dāng)初研究CAN的起點(diǎn)是應(yīng)用于客車系統(tǒng)，但CAN的第一個(gè)市場(chǎng)應(yīng)用卻來(lái)自于其他領(lǐng)域。特別是在北歐，CAN早已得到非常普遍的應(yīng)用。在荷蘭，電梯廠商Kone在電梯上使用了CAN總線，Philips醫(yī)療系統(tǒng)也使用CAN構(gòu)成X光機(jī)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，成為CAN的用戶。 1992年5月，CiA“CAN

13、in Automation”用戶集團(tuán)正式成立。CiA推薦僅使用遵循ISO11898的CAN收發(fā)器。現(xiàn)在，在當(dāng)時(shí)的CAN網(wǎng)絡(luò)中使用非常普遍但并不兼容的RS-485收發(fā)器已基本消失。 從1990年中期起，Infineon公司和Motorola公司等生產(chǎn)CAN模塊集成器件的15家半導(dǎo)體廠商已向歐洲的汽車廠商提供,了大量的CAN控制器。從1990年后期起，亞洲的半導(dǎo)體廠商也開始提供CAN控制器。 從1992年起，奔馳公司開始在高級(jí)轎車中使用CAN技術(shù)。第一步使用電子控制器通過(guò)CAN對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行管理；第二步使用控制器接收人們的操作信號(hào)。這就使用了2個(gè)物理上獨(dú)立的CAN總線系統(tǒng)，它們通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接。其他

14、的汽車廠商在他們的汽車上也使用2套CAN總線系統(tǒng)。 現(xiàn)在，繼Volvo、Saab、Volkswagen、BMW之后，Renault和Fiat也開始在他們的汽車上使用CAN總線。不僅如此，由于CAN總線的突出優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到了幾乎涵蓋所有的網(wǎng)絡(luò)控制領(lǐng)域。,,4.1.3 一個(gè)典型的工程實(shí)例,目前的汽車電子信息產(chǎn)品已經(jīng)平均占到汽車總成本的1/3，并且這個(gè)比率正在不斷被提高，有專家認(rèn)為，未來(lái)10年內(nèi)，這個(gè)比率將達(dá)到40。中高級(jí)轎車、客車甚至大型卡車上普遍采用了CAN總線，不僅提高了性能，節(jié)省大量電纜，而且給人們帶來(lái)了更好的享受，提高了駕馭者的舒適程度。 一汽-大眾汽車有限公司2001年12月

15、上市的寶來(lái)（Bora）轎車，在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和舒適系統(tǒng)中就裝用了兩套CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其中CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)如圖4.1所示。,接發(fā)電機(jī) 底盤網(wǎng)絡(luò),,,,,,,,,,,,,,,,,,,儀表單元,,,,,前門 單元,,車身中央 控制單元,空調(diào) 單元,前座 單元,頂窗 單元,,前座 單元,左前門 單元,后門 單元,后門 單元,,后座 單元,后窗 單元,,,,,,,,,,,,,,,,,,圖4-1 CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)CANZONGXIAN,圖上較粗線代表CAN總線，它連接了傳動(dòng)裝置控制中央單元、燈控單元、門控單元、座椅控制單元、空調(diào)單元以及儀表盤控制單元等等。較細(xì)線代表LIN總線，由LIN總線構(gòu)

16、成的LIN網(wǎng)絡(luò)作為CAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，連接了車窗控制單元、雨刷控制單元、天窗控制單元等低速設(shè)備。 CAN數(shù)據(jù)傳輸舒適系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)橋相互通信。 LIN網(wǎng)絡(luò)（Local Interconnect Network），由汽車廠商為汽車開發(fā)，作為CAN網(wǎng)絡(luò)的輔助網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)應(yīng)用在低端系統(tǒng)，不需要CAN的性能、帶寬以及復(fù)雜性。LIN的工作方式是一主多從，單線雙向低速傳送數(shù)據(jù)（最高20K位/秒），與CAN相比具有更低的成本，且基于UART接口，無(wú)需硬件協(xié)議控制器，使系統(tǒng)成本更低。,4.2 CAN的物理層,ISO 11898是一個(gè)使用CAN總線協(xié)議的汽車內(nèi)高速通訊國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的基

17、本作用是定義了通訊鏈路的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如圖4.2所示物理層被細(xì)分成3個(gè)子層，它們分別是： l 物理信令位編碼定時(shí)和同步 l 物理媒體連接驅(qū)動(dòng)器和接收器特性 l 媒體相關(guān)接口總線連接器 收發(fā)器實(shí)現(xiàn)物理媒體連接子層。物理信令子層和數(shù)據(jù)鏈路層之間的連接是通過(guò)集成的協(xié)議控制器實(shí)現(xiàn)的，如：PCx82C200、SJA1000等。而媒體相關(guān)接口負(fù)責(zé)連接傳輸媒體譬如將總線節(jié)點(diǎn)連接到總線的連接器，如：PCA82C250、TJA1050等收發(fā)器。,,,圖4.2 ISO11898標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層結(jié)構(gòu)圖,4.2 CAN的物理層,4.2.1 CAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?4.2.2 CAN的媒體連接,4.2.1 CAN

18、的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?CAN以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问酱蠖嗍强偩€型結(jié)構(gòu)，拓?fù)涫疽鈭D見圖4.3。,,,,,,4.2.2 CAN的物理媒體連接,CAN總線物理層的物理媒體連接比較靈活，可以采用共地的單線式（汽車常用）、雙線式、同軸電纜、雙絞線、光纜等，理論上節(jié)點(diǎn)數(shù)目沒(méi)有限制，實(shí)際可達(dá)110個(gè)。 電子信號(hào)在總線上會(huì)被信號(hào)線終端反射回來(lái)，避免信號(hào)的反射對(duì)節(jié)點(diǎn)正確讀取總線電壓非常重要。在總線的兩個(gè)終端加上終端電阻以終結(jié)總線，可以避免信號(hào)反射。 CAN總線具有兩種邏輯狀態(tài)，隱性和顯性。 隱性狀態(tài)下，VCAN-H和

19、VCAN-L被固定為平均電壓電平，兩者電壓差為0。 顯性狀態(tài)下，VCAN-H和VCAN-L分別為3.5V和1.5V，兩者差分電壓大于2V。如圖4.4所示。,,圖4.4 根據(jù)ISO 11898 的額定總線電平,4.3 CAN協(xié)議規(guī)范,4.3.1 基本術(shù)語(yǔ) 4.3.2 CAN的報(bào)文及結(jié)構(gòu) 4.3.3 CAN的位仲裁技術(shù),,4.3 CAN協(xié)議規(guī)范,1.CAN規(guī)范中的對(duì)應(yīng)ISO/OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層 CAN為串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級(jí)的分布實(shí)時(shí)控制。CAN的應(yīng)用范圍很廣，從高速的網(wǎng)絡(luò)到低價(jià)位的多路接線都可以使用CAN。在汽車電子行業(yè)里，使用CAN連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、傳感器、防剎車

20、系統(tǒng)、等等，其傳輸速度可達(dá)1Mbit/s。同時(shí)，可以將CAN安裝在卡車本體的電子控制系統(tǒng)里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。 技術(shù)規(guī)范的目的是為了在任何兩個(gè)CAN儀器之間建立兼容性?？墒?，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的解釋。為了達(dá)到設(shè)計(jì)透明度以及實(shí)現(xiàn)靈活性，根據(jù)ISO/OSI參考模型，CAN 2.0規(guī)范細(xì)分為以下不同的層次：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層(如圖4.5所示)。,,,接收濾波,在以前版本的CAN規(guī)范中，數(shù)據(jù)鏈路層的LLC子層和MAC子層的服務(wù)及功能分別被解釋為“對(duì)象層”和“傳輸層”。 邏輯鏈路控制子層(LLC)的作用范圍如下： 為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求以及數(shù)據(jù)傳輸提供服務(wù)。

21、 確定由實(shí)際要使用的LLC子層接收哪一個(gè)報(bào)文。 為恢復(fù)管理和過(guò)載通知提供手段。 在這里，定義對(duì)象處理較為自由。MAC子層的作用主要是傳送規(guī)則，也就是控制幀結(jié)構(gòu)、執(zhí)行仲裁、錯(cuò)誤檢測(cè)、出錯(cuò)標(biāo)定、故障界定?？偩€上什么時(shí)候開始發(fā)送新報(bào)文及什么時(shí)候開始接收?qǐng)?bào)文，均在MAC子層里確定。位定時(shí)的一些普通功能也可以看作是MAC子層的一部分。理所當(dāng)然，MAC子層的修改是受到限制的。,物理層的作用是在不同節(jié)點(diǎn)之間根據(jù)所有的電氣屬性進(jìn)行位的實(shí)際傳輸。同一網(wǎng)絡(luò)的物理層對(duì)于所有的節(jié)點(diǎn)當(dāng)然是相同的。盡管如此，在選擇物理層方面還是很自由的。 這本技術(shù)規(guī)范的目的是定義數(shù)據(jù)鏈路層中MAC子層和一小部分LLC子層，以及定義C

22、AN協(xié)議于周圍各層當(dāng)中所發(fā)揮的作用）。 2基本概念 CAN具有以下的屬性： 報(bào)文的優(yōu)先權(quán) 保證延遲時(shí)間 設(shè)置靈活 時(shí)間同步的多點(diǎn)接收,, 系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的連貫性 多主機(jī) 錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤標(biāo)定 只要總線一處于空閑，就自動(dòng)將破壞的報(bào)文重新傳輸 將節(jié)點(diǎn)的暫時(shí)性錯(cuò)誤和永久性錯(cuò)誤區(qū)分開來(lái)，并且可以自動(dòng)關(guān)閉由OSI參考模型分層CAN結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)。 依據(jù)ISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)具有以下功能: 物理層定義信號(hào)是如何實(shí)際地傳輸?shù)?，因此涉及到位時(shí)間、位編碼、同步的解釋。本技術(shù)規(guī)范沒(méi)有定義物理層的驅(qū)動(dòng)器/接收器特性，以便允許根據(jù)它們的應(yīng)用，對(duì)發(fā)送媒體和信號(hào)電平進(jìn)行優(yōu)化。 MAC 子層是CAN協(xié)議的核心

23、。它把接收到的報(bào)文提供給LLC子層，并接收來(lái)自LLC子層的報(bào)文。MAC子層負(fù)責(zé)報(bào)文,分幀、仲裁、應(yīng)答、錯(cuò)誤檢測(cè)和標(biāo)定。MAC子層也被稱作故障界定的管理實(shí)體監(jiān)管。此故障界定為自檢機(jī)制，以便把永久故障和短時(shí)擾動(dòng)區(qū)別開來(lái)。 LLC子層涉及報(bào)文濾波、過(guò)載通知、以及恢復(fù)管理。,4.3.1 基本術(shù)語(yǔ) 1報(bào)文 總線上的報(bào)文以不同的固定報(bào)文格式發(fā)送，但長(zhǎng)度受限。當(dāng)總線空閑時(shí)任何連接的單元都可以開始發(fā)送新的報(bào)文。 2信息路由 在CAN 系統(tǒng)里，CAN 的節(jié)點(diǎn)不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報(bào)文（比如，節(jié)點(diǎn)地址）。這樣不用依賴應(yīng)用層以及任何節(jié)點(diǎn)軟件和硬件的改變，就可以在CAN 網(wǎng)絡(luò)中直接添加節(jié)點(diǎn)。提高系統(tǒng)靈活性。報(bào)

24、文的內(nèi)容由識(shí)別符命名。識(shí)別符不指出報(bào)文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)報(bào)文濾波確定是否應(yīng)對(duì)該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。由于引入了報(bào)文濾波的概念，任何節(jié)點(diǎn)都可以接收?qǐng)?bào)文，并與此同時(shí)對(duì)此報(bào)文做出反應(yīng)。為確保報(bào)文在CAN 網(wǎng)絡(luò)里同時(shí)被所有的節(jié)點(diǎn)接收（或同時(shí)不被接收）。因此，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)連貫性是通過(guò)多播和錯(cuò)誤處理的原理實(shí)現(xiàn)的。,3位速率 不同的系統(tǒng)，CAN 的速度不同。在一個(gè)給定的系統(tǒng)里，位速率是唯一的，并且是固定的。 4優(yōu)先權(quán) 在總線訪問(wèn)期間，識(shí)別符定義一個(gè)靜態(tài)的報(bào)文優(yōu)先權(quán)。 5遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求 通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀和相應(yīng)的遠(yuǎn)程幀是由相同的識(shí)

25、別符命名的。 6仲裁 只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報(bào)文。具有較高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的單元可以獲得總線訪問(wèn)權(quán)。如果2個(gè)或2個(gè)以上的單元同時(shí)開始傳送報(bào)文，那么就會(huì)有總線訪問(wèn)沖突。,仲裁的機(jī)制確保了報(bào)文和時(shí)間均不損失。當(dāng)具有相同識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)初始化時(shí)，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。仲裁期間，每一個(gè)發(fā)送器都對(duì)發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個(gè)單元可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一“隱性”電平而監(jiān)視的是一“顯性”電平（見總線值），那么單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。 7錯(cuò)誤檢測(cè) 為了獲得最安全的數(shù)據(jù)發(fā)送，CAN 的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均采取了強(qiáng)有力的措施以便于錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤標(biāo)定及錯(cuò)誤自

26、檢。 要進(jìn)行檢測(cè)錯(cuò)誤，必須采取以下措施： 監(jiān)視（發(fā)送器對(duì)發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較） 循環(huán)冗余檢查, 位填充 報(bào)文格式檢查 錯(cuò)誤檢測(cè)的執(zhí)行 錯(cuò)誤檢測(cè)的機(jī)制要具有以下的屬性： 檢測(cè)到所有的全局錯(cuò)誤 檢測(cè)到發(fā)送器所有的局部錯(cuò)誤 可以檢測(cè)到報(bào)文里多達(dá)5個(gè)任意分布的錯(cuò)誤 檢測(cè)到報(bào)文里長(zhǎng)度低于15（位）的突發(fā)性錯(cuò)誤 檢測(cè)到報(bào)文里任一奇數(shù)個(gè)的錯(cuò)誤 錯(cuò)誤標(biāo)定和恢復(fù)時(shí)間 任何檢測(cè)到錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)會(huì)標(biāo)志出損壞的報(bào)文。此報(bào)文會(huì)失效并將自動(dòng)地開始重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，從檢測(cè),到錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)會(huì)標(biāo)志出損壞的報(bào)文。此報(bào)文會(huì)失效并將自動(dòng)地開始重新傳送。如果不再出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，從檢測(cè)到錯(cuò)誤到

27、下一報(bào)文的傳送開始為止，恢復(fù)時(shí)間最多為31個(gè)位的時(shí)間。 8故障界定 CAN 節(jié)點(diǎn)能夠把永久故障和短暫擾動(dòng)區(qū)別開來(lái)。故障的節(jié)點(diǎn)會(huì)被關(guān)閉。 9總線值 總線有二個(gè)互補(bǔ)的邏輯值：“顯性”或“隱性”?！帮@性”位和“隱性”位同時(shí)傳送時(shí)，總線的結(jié)果值為“顯性”。比如，在總線的“寫與”執(zhí)行時(shí)，邏輯0代表“顯性”等級(jí)，邏輯1代表“隱性”等級(jí)。 10應(yīng)答 所有的接收器檢查報(bào)文的連貫性。對(duì)于連貫的報(bào)文，接收器應(yīng)答，對(duì)于不連貫的報(bào)文，接收器作出標(biāo)志。,4.3.2 CAN的報(bào)文及結(jié)構(gòu) 在總線上的任意節(jié)點(diǎn)均可以作為發(fā)送器或接收器，那么我們就將發(fā)出報(bào)文的節(jié)點(diǎn)叫發(fā)送器，該節(jié)點(diǎn)在總線空閑或丟失仲裁前始終為發(fā)送器。如

28、果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是發(fā)送器，且總線不是處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點(diǎn)就叫接收器。報(bào)文由一個(gè)發(fā)送器發(fā)出，再由一個(gè)或多個(gè)接收器接收。 報(bào)文傳輸由4個(gè)不同類型的幀表示和控制： 數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?？偩€上傳輸?shù)拇蠖嗍沁@個(gè)幀。 遠(yuǎn)程幀：由總線單元發(fā)出，請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）通過(guò)幀間空間與其他各幀分開。 錯(cuò)誤幀：任何單元一但檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。 過(guò)載幀：過(guò)載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時(shí)。,1數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成：幀起始（Stsrt of Frame）、仲裁場(chǎng)（Arbitration Frame）、控制場(chǎng)（Control

29、 Frame）、數(shù)據(jù)場(chǎng)（DataFrame）、CRC 場(chǎng)（CRC Frame）、應(yīng)答場(chǎng)（ACK Frame）、幀結(jié)尾（End of Frame）。數(shù)據(jù)場(chǎng)的長(zhǎng)度可以為0。CAN 2.0A數(shù)據(jù)幀的組成如圖4.6所示。,圖4.6 數(shù)據(jù)幀的組成, 幀起始 幀起始（SOF）標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)“顯性”位組成。只在總線空閑時(shí)才允許站開始發(fā)送。所有站必須同步于首先開始發(fā)送報(bào)文的站的幀起始前沿。 仲裁場(chǎng) 仲裁場(chǎng)包括識(shí)別符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（RTR ）。見圖4.7仲裁場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖,圖4.7 仲裁場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖,,,,,,圖4.8 標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場(chǎng),圖4.8 標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展

30、格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場(chǎng),識(shí)別符：,標(biāo)準(zhǔn)格式識(shí)別符的長(zhǎng)度為11位，相當(dāng)于擴(kuò)展格式的基本ID（Base ID）。這些位按ID-28到ID-18的順序發(fā)送。最低位是ID-18。7個(gè)最高位（ID-28-ID-22）必須不能全是“隱性”。 擴(kuò)展格式識(shí)別符和標(biāo)準(zhǔn)格式形成對(duì)比，參見圖4.8標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀與擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀的仲裁場(chǎng)比較，擴(kuò)展格式由29位組成。其格式包含兩個(gè)部分：11位基本ID、18位擴(kuò)展ID。基本ID包括11位，它按ID-28到ID-18的順序發(fā)送。它相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別符的格式?；綢D定義擴(kuò)展幀的基本優(yōu)先權(quán)。擴(kuò)展ID：擴(kuò)展ID包括18位。它按ID-17到ID-0順序發(fā)送。 標(biāo)準(zhǔn)幀里，識(shí)別符其后是RT

31、R位。 RTR位： RTR的全稱為“遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（Remote Transmission Request BIT）”。,SRR是一隱性位。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀RTR位位置，因此代替標(biāo)準(zhǔn)幀的RTR位。 因此，標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的沖突是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀這一途徑得以解決的，擴(kuò)展幀的基本ID如同標(biāo)準(zhǔn)幀的識(shí)別符。 IDE位： IDE的全稱是“識(shí)別符擴(kuò)展位（Identifier Extension Bit）” 標(biāo)準(zhǔn)格式里的IDE位為“顯性”，而擴(kuò)展格式里的IDE位為“隱性”。 控制場(chǎng) 控制場(chǎng)由6個(gè)位組成。如圖4.9所示。,圖4.9 控制場(chǎng)示意圖,,,標(biāo)準(zhǔn)格式里的幀包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼、IDE位（為顯性位

32、）、及保留位r0。擴(kuò)展格式里的幀包括數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼和兩個(gè)保留位：r1和r0。 保留位：必須發(fā)送為顯性，但是接收器認(rèn)可“顯性”和“隱性”位的組合。 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼指示了數(shù)據(jù)場(chǎng)里的字節(jié)數(shù)量。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼為4個(gè)位，它在控制場(chǎng)里發(fā)送。數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼中數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)的編碼 縮寫：d“顯性” r“隱性”,數(shù)據(jù)幀允許的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)：0，1，....，7，8。 其他的數(shù)值不允許使用。 數(shù)據(jù)場(chǎng) 數(shù)據(jù)場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為08個(gè)字節(jié)，每字節(jié)包含了8個(gè)位，首先發(fā)送MSB。 CRC場(chǎng)（見圖4.10） CRC場(chǎng)包括CRC序列（CRC SEQUENCE），和CRC界定符（CRC DELIMITER

33、）。,CRC序列： CRC序列是由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最適用于位數(shù)低于127位BCH碼的幀。為進(jìn)行CRC計(jì)算，被除的多項(xiàng)式系數(shù)由無(wú)填充位流給定，組成這些位流的成分是：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)（假如有），而15個(gè)最低位的系數(shù)是0。將此多項(xiàng)式被下面的多項(xiàng)式發(fā)生器除（其系數(shù)以2為模）： X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+1,這個(gè)多項(xiàng)式除法的余數(shù)就是發(fā)送到總線上的CRC序列。,,圖4.10 CRC場(chǎng)示意圖,CRC 界定符 CRC 序列之后是CRC 界定符，它包含一個(gè)單獨(dú)的“隱性”位。 應(yīng)答場(chǎng) 應(yīng)答場(chǎng)長(zhǎng)度為2個(gè)位，包含應(yīng)答間隙（ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ACK

34、DELIMITER）。見圖4.11。,圖4.11 應(yīng)答場(chǎng)示意圖,在應(yīng)答場(chǎng)里，發(fā)送站發(fā)送兩個(gè)“隱性”位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報(bào)文，接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間（發(fā)送ACK信號(hào)）向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”位以示應(yīng)答。 應(yīng)答間隙 所有接收到匹配CRC 序列（CRC SEQUENCE）的站會(huì)在應(yīng)答間隙（ACK SLOT）期間用一“顯性”的位寫入發(fā)送器的“隱性”位來(lái)作出回答。 應(yīng)答界定符 應(yīng)答界定符是應(yīng)答場(chǎng)的第二個(gè)位，并且是一個(gè)必須為“隱性”的位。因此，應(yīng)答間隙（ACK SLOT）被兩個(gè)“隱性”的位所包圍，也就是CRC界定符（CRC DELIMITER）和應(yīng)答界定符（ACK DEL

35、IMITER）。 幀結(jié)尾 每一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列定界。這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)“隱性”的位組成。,2. 遠(yuǎn)程幀 通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀，作為某數(shù)據(jù)接收器的站可以初始化通過(guò)其資源節(jié)點(diǎn)傳送不同的數(shù)據(jù)。 遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，而且都由幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC 場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)尾等6個(gè)不同的位場(chǎng)組成（如圖4.12所示）。 與數(shù)據(jù)幀相反，遠(yuǎn)程幀的RTR位是“隱性”的。它沒(méi)有數(shù)據(jù)場(chǎng)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍里0...8的任何數(shù)值）。此數(shù)值是相應(yīng)于數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼。 RTR位的極性表示了所發(fā)送的幀是一數(shù)據(jù)幀（RTR位“顯性”）還是一遠(yuǎn)程幀（RTR“隱性”）。,

36、,圖4.12 遠(yuǎn)程幀的組成,3.錯(cuò)誤幀 錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的場(chǎng)組成（如圖4.13所示）。第一個(gè)場(chǎng)用是不同站提供的錯(cuò)誤標(biāo)志（ERROR FLAG）的疊加。第二個(gè)場(chǎng)是錯(cuò)誤界定符。 為了能正確地終止錯(cuò)誤幀，“錯(cuò)誤被動(dòng)”的節(jié)點(diǎn)要求總線至少有長(zhǎng)度為3個(gè)位時(shí)間的總線空閑（如果“錯(cuò)誤被動(dòng)”的接收器有局部錯(cuò)誤的話）。因此，總線的載荷不應(yīng)為100%。,圖4.13 錯(cuò)誤幀的組成,錯(cuò)誤標(biāo)志 有兩種形式的錯(cuò)誤標(biāo)志：主動(dòng)的錯(cuò)誤標(biāo)志和被動(dòng)的錯(cuò)誤標(biāo)志。 1. 主動(dòng)的錯(cuò)誤標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)的“顯性”位組成。 2. 被動(dòng)的錯(cuò)誤標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)的“隱性”的位組成，除非 其他節(jié)點(diǎn)的“顯性”位重寫。 檢測(cè)到錯(cuò)誤條件的“錯(cuò)誤激活”的站通過(guò)發(fā)

37、送主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志指示錯(cuò)誤。,錯(cuò)誤標(biāo)志的形式破壞了從幀起始到CRC界定符的位填充的規(guī)則，或者破壞了ACK場(chǎng)或幀結(jié)尾場(chǎng)的固定形式。所有其他的站由此檢測(cè)到錯(cuò)誤條件并與此同時(shí)開始發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志。因此，“顯性”位（此“顯性”位可以在總線上監(jiān)視）的序列導(dǎo)致一個(gè)結(jié)果，這個(gè)結(jié)果就是把個(gè)別站發(fā)送的不同的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加在一起。這個(gè)序列的總長(zhǎng)度最小為6個(gè)位，最大為12個(gè)位。 檢測(cè)到錯(cuò)誤條件的“錯(cuò)誤被動(dòng)”的站試圖通過(guò)發(fā)送被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志指示錯(cuò)誤?！板e(cuò)誤被動(dòng)”的站等待6個(gè)相同極性的連續(xù)位（這6個(gè)位處于被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的開始）。當(dāng)這6個(gè)相同的位被檢測(cè)到時(shí)，被動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的發(fā)送就完成了。 錯(cuò)誤界定符 錯(cuò)誤界定符包括8個(gè)“隱性”的位。,

38、4. 過(guò)載幀 過(guò)載幀包括兩個(gè)位場(chǎng)：過(guò)載標(biāo)志和過(guò)載界定符（如圖4.14所示）。 有三種過(guò)載的情況，這三種情況都會(huì)引發(fā)過(guò)載標(biāo)志的傳送： 1.接收器的內(nèi)部情況（此接收器對(duì)于下一數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀需要有一延時(shí)）。 2.在間歇的第一和第二字節(jié)檢測(cè)到一個(gè)“顯性”位。 3.如果CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤界定符或過(guò)載界定符的第8位（最后一位）采樣到一個(gè)顯性位，節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)過(guò)載幀（不是錯(cuò)誤幀）。錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器不會(huì)增加。 根據(jù)過(guò)載情況1而引發(fā)的過(guò)載幀只允許起始于所期望的間歇的第一個(gè)位時(shí)間，而根據(jù)情況2和情況3引發(fā)的過(guò)載幀應(yīng)起始于所檢測(cè)到“顯性”位之后的位。 通常為了延時(shí)下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，兩種過(guò)載幀均可產(chǎn)生。,圖4.14 過(guò)載

39、幀的組成,過(guò)載標(biāo)志： 過(guò)載標(biāo)志由6個(gè)“顯性”的位組成。過(guò)載標(biāo)志的所有形式和主動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志的一樣。 過(guò)載標(biāo)志的形式破壞了間歇場(chǎng)的固定形式。因此，所有其他的站都檢測(cè)到過(guò)載條件并與此同時(shí)發(fā)出過(guò)載標(biāo)志。如果有的節(jié)點(diǎn)在間歇的第3個(gè)位期間檢測(cè)到“顯性”位，則這個(gè)位將解釋為幀的起始。,過(guò)載界定符（Overload Delimeter） 過(guò)載界定符包括8個(gè)“隱性”的位。過(guò)載界定符的形式和錯(cuò)誤界定符的形式一樣。過(guò)載標(biāo)志被傳送后，站就一直監(jiān)視總線直到檢測(cè)到一個(gè)從“顯性”位到“隱性”位的跳變。此時(shí)，總線上的每一個(gè)站完成了過(guò)載標(biāo)志的發(fā)送，并開始同時(shí)發(fā)送其余7個(gè)“隱性”位。 5. 幀間空間 幀間空間是用于隔離數(shù)據(jù)

40、幀（或遠(yuǎn)程幀）與先行幀（數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀）的。而過(guò)載幀與錯(cuò)誤幀之前沒(méi)有幀間空間，多個(gè)過(guò)載幀之間也不用幀間空間隔離。 幀間空間包括間歇場(chǎng)、總線空閑的位場(chǎng)。如果“錯(cuò)誤被動(dòng)”的站已作為前一報(bào)文的發(fā)送器時(shí)，則其幀空間除了間歇、總線空閑外，還包括稱作掛起傳送的位場(chǎng)。,間歇 間歇包括3個(gè)“隱性”的位。間歇期間，所有的站均不允許傳送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，唯一要做的是標(biāo)示一個(gè)過(guò)載條件。 總線空閑 總線空閑的時(shí)間是任意的。只要總線被認(rèn)定為空閑，任何等待發(fā)送報(bào)文的站就會(huì)訪問(wèn)總線。在發(fā)送其他報(bào)文期間，有報(bào)文被掛起，對(duì)于這樣的報(bào)文，其傳送起始于間歇之后的第一個(gè)位。總線上檢測(cè)到的“顯性”的位可被解釋為幀的起始。

41、 掛起傳送 “錯(cuò)誤被動(dòng)”的站發(fā)送報(bào)文后，站就在下一報(bào)文開始傳送之前或總線空閑之前發(fā)出8個(gè)“隱性”的位跟隨在間歇的后面。如果與此同時(shí)另一站開始發(fā)送報(bào)文（由另一站引起），則此站就作為這個(gè)報(bào)文的接收器。,4.3.3 CAN的位仲裁技術(shù) 要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求快速地進(jìn)行總線分配。 CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)。這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過(guò)位仲裁解決。 如圖4.15所示，當(dāng)幾

42、個(gè)站同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí)，站1的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0111110000；站2的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為01001100000；站3的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為01001110000。,,,圖4.15 位仲裁示意圖,,,所有標(biāo)識(shí)符都有相同的兩位01，直到第3位進(jìn)行比較時(shí)，站1的報(bào)文被丟掉，因?yàn)樗牡?位為高，而其它兩個(gè)站的報(bào)文第3位為低。站2和站3報(bào)文的4、5、6位相同，直到第7位時(shí)，站3的報(bào)文才被丟失。,注意，總線中的信號(hào)持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的報(bào)文。在此例中，站2的報(bào)文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個(gè)站的報(bào)文被傳送以前，報(bào)文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高

43、優(yōu)先權(quán)報(bào)文的接收站，并且不會(huì)在總線再次空閑前發(fā)送報(bào)文。 CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偩€讀取的優(yōu)先級(jí)已被按順序放在每個(gè)報(bào)文中了，這可以保證在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中較低的個(gè)體隱伏時(shí)間對(duì)于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取(許可)控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實(shí)現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法,4.4 典型CAN總線器件及應(yīng)用,4.4.1 SJA1000 CAN控制器 4.4.2 PCA82C250 CAN 收發(fā)器 4.4.3 CAN

44、BUS節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)舉例,4.4 典型CAN總線器件及應(yīng)用 4.4.1 SJA1000 CAN控制器 SJA1000是一個(gè)獨(dú)立的CAN控制器，它在汽車和普通的工業(yè)應(yīng)用上有先進(jìn)的特征。由于它和PCA82C200在硬件和軟件都兼容，因此它將會(huì)替代PCA82C200，SJA1000有一系列先進(jìn)的功能，適合于多種應(yīng)用特別在系統(tǒng)優(yōu)化診斷和維護(hù)方面非常重要。 SJA1000在軟件和引腳上都是與它的前一款PCA82C200獨(dú)立控制器兼容的。在此基礎(chǔ)上它增加了很多新的功能，為了實(shí)現(xiàn)軟件兼容，SJA1000獨(dú)立的CAN控制器有2個(gè)不同的操作模式： 1 BasicCAN模式：和PCA82C200兼容。Basic

45、CAN模式是上電后默認(rèn)的操作模式，因此用PCA82C200開發(fā)的已有硬件和軟件，可以直接在SJA1000上使用而不用作任何修改。,2 PeliCAN模式：是新的操作模式。它能夠處理所有CAN2.0B規(guī)范的幀類型。而且它還提供一些增強(qiáng)功能，使SJA1000能應(yīng)用于更寬的領(lǐng)域。 工作模式通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器中的CAN模式位來(lái)選擇，復(fù)位時(shí)默認(rèn)模式是Basic CAN模式。 SJA1000控制器結(jié)構(gòu) SJA1000控制器可以分為CAN核心模塊、接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、驗(yàn)收濾波器、接收FIFO等五個(gè)功能模塊，SJA1000控制器結(jié)構(gòu)圖如圖4.16所示。由主控制器進(jìn)行管理控制、將欲收發(fā)的信息（報(bào)文），轉(zhuǎn)

46、換為CAN規(guī)范的CAN幀，通過(guò)CAN收發(fā)器，在CAN BUS上交換信息。,圖4.16 SJA1000 控制器結(jié)構(gòu)圖,CAN核心模塊：根據(jù)CAN規(guī)范控制CAN幀的發(fā)送和接收。收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，CAN核心模塊將串行位流轉(zhuǎn)換成用于的并行數(shù)據(jù)，發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)則相反。 接口管理邏輯：用于連接外部主控制器。外部可以是微型控制器或任何其他器件，SJA1000通過(guò)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，與主控制器聯(lián)系。 發(fā)送緩沖器：用于存儲(chǔ)一個(gè)完整的擴(kuò)展的或標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)文。當(dāng)主控制器初始發(fā)送時(shí)，接口管理邏輯會(huì)使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報(bào)文。 驗(yàn)收濾波器：通過(guò)這個(gè)可編程的濾波器能確定主控制器要接收哪些報(bào)文。 接收FIFO：用

47、于存儲(chǔ)所有收到的報(bào)文，儲(chǔ)存報(bào)文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多能存儲(chǔ)32個(gè)報(bào)文。因?yàn)閿?shù)據(jù)超載可能性被大大降低，這使用戶能更靈活地指定中斷服務(wù)和中斷優(yōu)先級(jí)。 SJA1000控制器功能框圖CAN 控制模塊SJA1000功能框圖如圖4.17所示，由以下部分組成,圖4.17 SJA1000 控制器功能框圖,,（1)接口管理邏輯（IML）接口管理邏輯解釋來(lái)自CPU 的命令，控制CAN 寄存器的尋址，向主控制器提供中斷信息和狀態(tài)信息。由8位并行地址/數(shù)據(jù)總線和片選、讀、寫、時(shí)鐘、使能等控制信號(hào)線與主控制CPU相連接。 （2)發(fā)送緩沖器（TXB） 發(fā)送緩沖器是CPU 和BSP（位流處理器）之間的接口，能夠存儲(chǔ)發(fā)送

48、到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息，緩沖器長(zhǎng)13個(gè)字節(jié)，由CPU 寫入、BSP 讀出。 （3)接收緩沖器（RXB，RXFIFO） 接收緩沖器是驗(yàn)收濾波器和CPU之間的接口，用來(lái)儲(chǔ)存從CAN 總線上接收的信息，接收緩沖器（RXB，13個(gè)字節(jié)）作為接收FIFO（RXFIFO，長(zhǎng)64個(gè)字節(jié)）的一個(gè)窗口，可被CPU訪問(wèn)，CPU在此FIFO的支持下可以在處理信息的時(shí)候接收其它信息。 （4)驗(yàn)收濾波器（ACF） 驗(yàn)收濾波器把它其中的數(shù)據(jù)和接收的識(shí)別碼的內(nèi)容相比較，以決定是否接收信息。在純粹的接收測(cè)試中，所有的信息都保存在RXFIFO中。,（5)位流處理器（BSP） 位流處理器是一個(gè)在發(fā)送緩沖器、RXFIFO 和CA

49、N 總線之間，控制數(shù)據(jù)流的程序裝置，它還在CAN 總線上執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)、仲裁填充和錯(cuò)誤處理。 （6)位時(shí)序邏輯（BTL） 位時(shí)序邏輯監(jiān)視串口的CAN總線和處理與總線有關(guān)的位時(shí)序。它在信息開頭的總線傳輸時(shí)同步CAN 總線位流（硬同步），接收信息時(shí)再次同步下一次傳送（軟同步）BTL 還提供了可編程的間段來(lái)補(bǔ)償傳播延遲時(shí)間、相位轉(zhuǎn)換（例如：由于振蕩漂移）和定義采樣點(diǎn)和一位時(shí)間內(nèi)的采樣次數(shù)。 （7)錯(cuò)誤管理邏輯（EML） EML負(fù)責(zé)傳送層模塊的錯(cuò)誤管制。它接收BSP 的出錯(cuò)報(bào)告。通知BSP 和IML 進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。,,圖4.18 SJA1000 DIP28引腳圖,SJA1000 控制器引腳 SJA10

50、00 控制器有DIP28（塑質(zhì)雙列直插封裝）和SO28（塑質(zhì)小型外線封裝）兩種形式，DIP28引腳圖如圖4.18所示。SJA1000引腳排列與引腳功能見表4.2。,表4.2 SJA1000引腳排列與引腳功能表,表4.2 SJA1000引腳排列與引腳功能表,4. SJA1000的特征 SJA1000的特征可以分成3組： 與PCA82C200完全兼容的功能。特征有： 靈活的微處理器接口---允許接口大多數(shù)微型處理器或微型控制器。 可編程的CAN輸出驅(qū)動(dòng)器----對(duì)各種物理層的分界面。 CAN位頻率高達(dá)1Mbit/s----SJA1000覆蓋了位頻率的所有范圍，包括高速應(yīng)用。 改良的PCA82

51、C200功能，這組功能的部份已經(jīng)在PCA82C200里實(shí)現(xiàn)，但是在SJA1000里這些功能在速度大小和性能方面得到了改良。特征有： CAN2.0B(passive)----SJA1000的CAN2.0B passive特征允許CAN控制器接收有29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。 64個(gè)字節(jié)接收FIFO----接收FIFO，可以存儲(chǔ)高達(dá)21個(gè)報(bào)文，這延長(zhǎng)了最大中斷服務(wù)時(shí)間，避免了數(shù)據(jù)超載。,24MHz時(shí)鐘頻率----微處理器的訪問(wèn)更快和CAN的位定時(shí)選擇更多。 接收比較器旁路----減少內(nèi)部延遲，由于改進(jìn)的位定時(shí)編程，使CAN總線長(zhǎng)度更長(zhǎng)。 PeliCAN模式的增強(qiáng)功能，在PeliCAN模式里SJA1000支

52、持一些錯(cuò)誤分析功能，支持系統(tǒng)診斷，系統(tǒng)維護(hù)，系統(tǒng)優(yōu)化。而且這個(gè)模式里也加入了對(duì)一般CPU的支持和系統(tǒng)自身測(cè)試的功能。特征有： CAN2.0B active----CAN2.0B active支持帶有29位標(biāo)識(shí)符的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展應(yīng)用。 發(fā)送緩沖器----有11位或29位標(biāo)識(shí)符的報(bào)文的單報(bào)文發(fā)送緩沖器。 增強(qiáng)的驗(yàn)收濾波器-----兩個(gè)驗(yàn)收濾波器模式，支持11位和29位標(biāo)識(shí)符的濾波。 可讀的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器、可編程的出錯(cuò)警告界限、錯(cuò)誤代碼捕捉寄存器、出錯(cuò)中斷-----支持錯(cuò)誤分析，在原型階段和在正常操作期間可用于：診斷、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)優(yōu)化。,仲裁丟失捕捉中斷----支持系統(tǒng)優(yōu)化包括報(bào)文延遲時(shí)間的分析。 單次發(fā)送

53、----使軟件命令最小化和允許快速重載發(fā)送緩沖器。 僅聽模式---SJA1000能夠作為一個(gè)認(rèn)可的CAN監(jiān)控器操作，可以分析CAN總線通信或進(jìn)行自動(dòng)位速率檢測(cè)。 自測(cè)試模式----支持全部CAN節(jié)點(diǎn)的功能自測(cè)試或在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的自接收。 5. BasicCAN模式 SJA1000是一種I/O設(shè)備基于內(nèi)存編址的微控制器，與其它控制器（CPU）之間的操作是通過(guò)象RAM一樣的片內(nèi)寄存器讀寫來(lái)實(shí)現(xiàn)的。示意圖如圖4.19所示。,SJA1000的地址區(qū)包括控制段和信息緩沖區(qū)。信息緩沖區(qū)又分為發(fā)送緩沖器和接收緩沖器。 控制段在初始化時(shí)載入，是可以被編程來(lái)配置通訊參數(shù)的。例如：位時(shí)序。,微處理器 （CP

54、U）,,CAN 收發(fā)器,控制寄存器,SJA1000 CAN控制器,命令寄存器,狀態(tài)寄存器,中斷寄存器,驗(yàn)收代碼寄存器,驗(yàn)收屏蔽寄存器,.,,,,,,,.,,CAN BUS,圖4.19 CAN總線節(jié)點(diǎn)示意圖,微控制器（CPU）通過(guò)這個(gè)段來(lái)控制CAN總線上的通訊的，在初始化時(shí)，CLKOUT信號(hào)可以被微控制器（CPU）編程指定一個(gè)值，應(yīng)發(fā)送的信息會(huì)被寫入發(fā)送緩沖器，成功接收信息后，微控制器（CPU）從接收緩沖器中讀取接收的信息，然后釋放空間以做下一步應(yīng)用。 微控制器（CPU）和SJA1000之間狀態(tài)、控制和命令信號(hào)的交換都是在控制段中完成的。表4.3 是BasicCAN 各寄存器地址表。 在以下兩

55、種不同的模式中訪問(wèn)寄存器是不同的。 復(fù)位模式：當(dāng)硬件復(fù)位或控制器掉線總線狀態(tài)位時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入復(fù)位模式。 工作模式：是通過(guò)置位控制寄存器的復(fù)位請(qǐng)求位激活的。,表4.3 BasicCAN 地址表,(1) 控制寄存器(CR) 控制寄存器的各位內(nèi)容（CR.0-CR.7）是用于改變CAN控制器的行為的，這些位可以被微控制器（CPU）設(shè)置或復(fù)位，微控制器（CPU）可以對(duì)控制寄存器進(jìn)行讀/寫操作。 (2) 命令寄存器(CMR) 命令寄存器的各命令位（CMR.0--CMR.7）決定SJA1000傳輸層上的動(dòng)作，命令寄存器對(duì)微控制器（CPU）來(lái)說(shuō)是只寫存儲(chǔ)器。如果去讀這個(gè)地址返回值是11111111，兩條命

56、令之間至少有一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘周期，內(nèi)部時(shí)鐘的頻率是外部振蕩頻率的/。 (3) 狀態(tài)寄存器(SR) 狀態(tài)寄存器的各位內(nèi)容（SR.0-SR.7）內(nèi)容反映了SJA1000的狀態(tài)。狀態(tài)寄存器對(duì)微控制器（CPU）來(lái)說(shuō)是只讀存儲(chǔ)器。,(4) 中斷寄存器(IR) 中斷寄存器各位內(nèi)容（IR.0-IR.7）能夠識(shí)別中斷源，當(dāng)寄存器的一位或多位被置位時(shí)，/INT（低電平有效）引腳就被激活了，寄存器被微控制器（CPU）讀過(guò)之后，所有導(dǎo)致/INT引腳上的電平漂移的位被復(fù)位，中斷寄存器對(duì)微控制器（CPU）來(lái)說(shuō)是只讀存儲(chǔ)器。 (5) 發(fā)送緩沖器 發(fā)送緩沖器是用來(lái)存儲(chǔ)微控制器（CPU）要SJA1000發(fā)送的信息的?？梢苑?/p>

57、為描述符區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，發(fā)送緩沖器的讀/寫只能由微控制器（CPU）在工作模式下完成，在復(fù)位模式下讀出的值總是FFH。 1)描述符區(qū) 識(shí)別碼 有11位（ID0-ID10）。ID10是最高位在仲裁過(guò)程中是最先被發(fā)送到總線上的識(shí)別碼。就象信息的名字，它在接收器的驗(yàn)收濾波器中被用到，也在仲裁過(guò)程中決定總線訪問(wèn)的優(yōu)先級(jí)。識(shí)別碼的值越低，其優(yōu)先級(jí)越高。這是因?yàn)樵谥俨脮r(shí)有許多支配控制位開頭的字節(jié)。,遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求RTR 如果此位置1，總線將以遠(yuǎn)程幀發(fā)送數(shù)據(jù)，這意味著此段中沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)，盡管如此也需要同識(shí)別碼相同的數(shù)據(jù)幀來(lái)識(shí)別正確的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。 如果RTR位沒(méi)有被置，位數(shù)據(jù)將以數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼規(guī)定的長(zhǎng)度來(lái)傳送。 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼

58、DLC 信息數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼編制。在遠(yuǎn)程幀傳送中，因?yàn)镽TR被置位，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼是不被考慮的。這就迫使發(fā)送/接收數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)為0?？傊?，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼必須正確設(shè)置，以避免兩個(gè)CAN控制器用同樣的識(shí)別機(jī)制啟動(dòng)遠(yuǎn)程幀傳送而發(fā)生總線錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)是0-8，是以如下方法計(jì)算的： 數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)=8DLC.3+4DLC.2+2DLC.1+DLC.0 為了保持兼容性，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼不超過(guò)8。如果選擇的值超過(guò)8，則按照DLC規(guī)定的8字節(jié)發(fā)送。,,圖4.20 RXFIFO中信息存儲(chǔ)示例,2）數(shù)據(jù)區(qū) 傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)由數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼決定。發(fā)送的第一位是地址12單元的數(shù)據(jù)字節(jié)1的最高位。,(6) 接收緩沖器 圖4.2

59、0 RXFIFO中信息存儲(chǔ)示例 用來(lái)存儲(chǔ)從總線上接收道德信息。接收緩沖器與發(fā)送緩沖器類似，接收緩沖器是RXFIFO中可訪問(wèn)的部分，位于CAN地址的20-29之間。 識(shí)別碼遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，同發(fā)送緩沖器的相同，只不過(guò)是地址不同。,RXFIFO共有64字節(jié)的信息空間，圖4.20 是 RXFIFO中信息存儲(chǔ)示例，在任何情況下，F(xiàn)IFO中可以存儲(chǔ)的信息數(shù)取決于各條信息的長(zhǎng)度，如果RXFIFO中沒(méi)有足夠的空間來(lái)存儲(chǔ)新的信息，CAN控制器會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)溢出。數(shù)據(jù)溢出發(fā)生時(shí)，已部分寫入RXFIFO的當(dāng)前信息將被刪除。這種情況將通過(guò)狀態(tài)位或數(shù)據(jù)溢出中斷反應(yīng)到微控制器（CPU）。 (7)驗(yàn)收濾波器 在驗(yàn)收

60、濾波器的幫助下，CAN控制器能夠允許RXFIFO只接收同識(shí)別碼和驗(yàn)收濾波器中預(yù)設(shè)值相一致的信息。驗(yàn)收濾波器通過(guò)驗(yàn)收代碼寄存器ACR和驗(yàn)收屏蔽寄存器AMR來(lái)定義。 1）驗(yàn)收代碼寄存器（ACR） 復(fù)位請(qǐng)求位被置高（當(dāng)前）時(shí)，這個(gè)寄存器是可以訪問(wèn)（讀/寫）的，如果一條信息通過(guò)了驗(yàn)收濾波器，的測(cè)試而且接收緩沖器有空間，那么描述符和數(shù)據(jù)將被分別順次寫入RXFIFO，當(dāng)信息被正確的接收完畢。就會(huì)：,接收狀態(tài)位置高（滿） 接收中斷使能位置高（使能）接收中斷置高（產(chǎn)生中斷）。 驗(yàn)收代碼位（AC.7-AC.0）和信息識(shí)別碼的高8位（ID.10-ID.3）相等，且與驗(yàn)收屏蔽位（AM.7-AM.0）的相應(yīng)位相或?yàn)?/p>

61、1。即如果滿足以下方程的描述，則被接收。 （ID.10-ID.3）（AC.7-AC.0）（AM.7-AM.0） 11111111 2）驗(yàn)收屏蔽寄存器（AMR） 如果復(fù)位請(qǐng)求位置高（當(dāng)前），這個(gè)寄存器可以被訪問(wèn)（讀/寫）。驗(yàn)收屏蔽寄存器定義驗(yàn)收代碼寄存器的相應(yīng)位對(duì)驗(yàn)收濾波器是“相關(guān)的”或“無(wú)影響的”（即可為任意值）。,(8) 總線定時(shí)寄存器0(BTR0) 總線定時(shí)寄存器0，定義了波特率預(yù)設(shè)值（BRP）和同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）的值。復(fù)位模式有效時(shí)這個(gè)寄存器是可以被訪問(wèn)（讀/寫）的。在BasicCAN模式中總是FFH。 波特率預(yù)設(shè)值（BRP） CAN系統(tǒng)時(shí)鐘tSCL的周期是可編程的，而

62、且決定了相應(yīng)的位時(shí)序。CAN系統(tǒng)時(shí)鐘由如下公式計(jì)算：tSCL=2tCLK(32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1) 這里tCLK=XTAL的頻率周期=1/fXTAL,同步跳轉(zhuǎn)寬度(SJW) 為了補(bǔ)償在不同總線控制器的時(shí)鐘振蕩器之間的相位偏移，任何總線控制器必須在當(dāng)前傳送的相關(guān)信號(hào)邊沿重新同步。同步跳轉(zhuǎn)寬度，定義了每一位周期可以被重新同步，縮短或延長(zhǎng)的時(shí)鐘周期的最大數(shù)目： tSJW=tSCL(2SJW.1+SJW.0+1) (9) 總線定時(shí)寄存器1（BTR1)） 總線定時(shí)寄存器1定義了每個(gè)位周期的長(zhǎng)度、采樣點(diǎn)的位置和在每個(gè)采樣點(diǎn)的采樣數(shù)目

63、。在復(fù)位模式中，這個(gè)寄存器可以被讀/寫訪問(wèn)，在PeliCAN模式的工作模式中，這個(gè)寄存器是只讀的，在BasicCAN模式中總是FFH。 (10) 時(shí)間段1（TSEG1）和時(shí)間段（TSEG2） TSEG1和TSEG2決定了每一位的時(shí)鐘數(shù)目和采樣點(diǎn)的位置。,(11) 輸出控制寄存器(OCR) 輸出控制寄存器實(shí)現(xiàn)了由軟件控制不同輸出驅(qū)動(dòng)配置的建立。在復(fù)位模式中此寄存器可被讀/寫訪問(wèn)，在PeliCAN模式的工作模式中這個(gè)寄存器是只讀的，在BasicCAN模式中總是FFH。 當(dāng)SJA1000在睡眠模式中時(shí)TX0和TX1引腳根據(jù)輸出控制寄存器的內(nèi)容輸出隱性的電平在復(fù)位 狀態(tài)復(fù)位請(qǐng)求=1或外部復(fù)位引腳/RS

64、T被拉低時(shí)輸出TX0和TX1懸空。發(fā)送的輸出階段可以有不同的模式。 SJA1000有四種輸出模式，由OCR的BIT0和BIT1設(shè)置。 1).正常輸出模式 正常模式中位序列（TXD）通過(guò)TX0和TX1送出輸出驅(qū)動(dòng)引腳TX0和TX1的電平取決于被OCTPx，OCTNx（懸空、上拉、下拉、推挽）編程的驅(qū)動(dòng)器的特性和被OCPOLx編程的輸出端極性。,2).時(shí)鐘輸出模式 TX0引腳在這個(gè)模式中和正常模式中是相同的。但是，TX1上的數(shù)據(jù)流被發(fā)送時(shí)鐘（TXCLK）代替了。發(fā)送時(shí)鐘（不翻轉(zhuǎn)）的上升沿標(biāo)志著一位的開始。時(shí)鐘脈沖寬度是1tscl。 3).雙相輸出模式 相對(duì)于正常輸出模式，這里的位代表著

65、時(shí)間的變化和觸發(fā)。如果總線控制器被發(fā)送器從總線上通電退耦，則位流不允許含有直流元件。 用TX0或TX1電平發(fā)送例如第一位在TX0上發(fā)送第二位在TX1上發(fā)送第三位在TX0上發(fā)送等等。 4).測(cè)試輸出模式 在測(cè)試輸出模式中，RX上的電平在下一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的上升沿映射到TXn上，系統(tǒng)時(shí)鐘（fOSC/2）與輸出控制寄存器中定義的極性一致。,12時(shí)鐘分頻寄存器(CDR) 時(shí)鐘分頻寄存器為微控制器控制CLKOUT的頻率以及屏蔽CLKOUT引腳，而且它還控制著TX1上的專用接收中斷脈沖、接收比較通道和 BasicCAN模式與PeliCAN模式的選擇。 硬件復(fù)位后寄存器的默認(rèn)狀態(tài)是Motorola模式（

66、00000101）是12分頻和Intel模式（00000000）是2分頻。 軟件復(fù)位（復(fù)位請(qǐng)求/復(fù)位模式）時(shí)，此寄存器不受影響。保留位（CDR.4）總是0。應(yīng)用軟件總是向此位寫0以與將來(lái)可能使用此位的特性兼容. CD.2-CD.0 復(fù)位模式和工作模式中一樣，CD.2-CD.0是可以無(wú)限制訪問(wèn)的。這些位是用來(lái)定義外部CLKOUT引腳上的頻率的。,時(shí)鐘關(guān)閉 設(shè)置這一位可禁能SJA1000的外部CLKOUT引腳只有在復(fù)位模式中才可以寫訪問(wèn)如果置位此位CLKOUT引腳在睡眠模式中是低而其它情況下是高 RXINTEN 此位允許TX1輸出用來(lái)做專用接收中斷輸出。當(dāng)一條已接收的信息成功的通過(guò)驗(yàn)收濾波器，一位時(shí)間長(zhǎng)度的接收中斷脈沖就會(huì)在TX1引腳輸出。 CBP 置位CDR.6可以中止CAN輸入比較器，但這只可在復(fù)位模式中。這主要用于SJA1000外接發(fā)送接收電路時(shí)。此時(shí)內(nèi)部延時(shí)被減少，這將會(huì)導(dǎo)致總線長(zhǎng)度最大可能值的增加。如果CBP被置位，只有RX0被激活。沒(méi)有被使用的RX1輸入應(yīng)被連接到一個(gè)確定的電平（例如VSS）。 CAN模式 CDR.7定義了CAN模式。如果CDR.7是0，CAN控制器工作