CAN总线基础
学习笔记系列之CAN总线。 基础知识已经学习过很多次了，可是时间久了对于一些细节的记忆就会模糊不清，每次资料看别人的总结还不如自己也总结一下，之后看自己的笔记就好了。 CAN (Controller Area Network) 在1980年由Bosch提出并于1994年进行了标准化（ISO 11891-1）。时至今日，CAN依旧在汽车动力总成，底盘等领域有着广泛的应用。CAN可以提供非常可靠的数据传输，以及满足很多情况下对于实时性的要求。 CAN标准可以再细分为高速和低速两种不同的子协议，主要区别在于物理层的电压不同从而最大传输速率有区别，低速CAN（CAN Low Speed）遵循 ISO 11891-3 标准，最高传输速率为 125 kbit/s. 高速CAN（CAN High Speed）遵循 ISO 11898-2 标准，最高传输速率为 1Mbit/s。通常我们汽车领域用高速CAN并且设置速率为 500 kbit/s，同时低速CAN也有特有的优势，比如说抗干扰能力强。 下边这张图对比了我们熟知的OSI七层模型和CAN 模型的对比。 通常情况下，CAN协议通过硬件控制器（CAN controller）的形式实现，物理信号的收发通过CAN收发器（CAN Transceiver）进行。通常选择非屏蔽双绞线来连接CAN收发器，传输距离不超过40米，并且在两端需要连接两个120 欧姆的电阻（仅高速CAN，低速CAN不做要求），以防止信号反射造成干扰。协议还规定了，一条CAN总线最多连接32个节点。 由于不同信号有着不同的传输频率的需求比如有的传输周期是10毫秒有的是100毫秒，所以也就催生了CAN控制器（CAN Controller）分为带储存（缓存）型和不带缓存型两种。不过对于上层控制器来说，一致都是将CAN控制器当作一个“储存芯片”对待，从中读出和写入数据。 双绞线可以有效地降低电磁干扰，在CAN总线（CAN Bus）中这两条线分别被称作 CAN high line (CANH) 和 CAN low line (CANL). 在网络物理层基于差分电压传输，这种模式可以有效消除电机，点火系统等开关造成干扰电压冲击带来的影响。 对于高速CAN，协议定义差分电压0伏代表逻辑1，并被称为隐性； 差分电压2伏代表逻辑0，被称为显性。有点绕，但是一定要记清楚！ 关于高速CAN和低速CAN差分电压的规定如下图： 以高速CAN为例子，理解为何差分为2逻辑为1，是显性；而差分为0逻辑为0，是隐性，可以结合下午CAN收发器(CAN Transceiver) 物理实现来理解： 同时显性会覆盖隐性，也就是说，当同一时刻不同的节点有发送显性也有发送隐性，那么在总线上会展示成为显性，只有当所有的节点都发送隐性的时候，总线才会展示成隐性。我是这样记忆的，假设我们有多个TxD，只有所有的Driver都发送逻辑1：隐性，也就是所有上边和下边的三极管都是断开状态（Driver输出0），那么对于Receiver才能测出差分电压为0，单反有一个TxD发送了逻辑0，就是有一对上下三极管是接通状态（Driver输出1），那么CANH和CANL就分别接到了VCC和GND，那么Receiver检测的差分电压就是2V。当然现实情况会有一定的误差，CAN协议规定当差分电压大于0.9伏才能被认为是显性（逻辑1），差分电压小于0.5V才能被认为是隐形（逻辑0）。 对于低速CAN，协议规定差分信号是5V代表逻辑1，差分信号是2V代表逻辑0。根据CAN协议逻辑，可以看出显性和隐性是AND逻辑。就是说有一个发逻辑0（显性），结果就是逻辑0（显性）。 在CAN通信中，节点是以广播的形式发出信息的，所有节点都可以接收，然后根据其中的ID号过滤来确定是否试自己需要的信息。在数据格式上，CAN的Frame共有三种形式：Data […]