CAN入门书

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1 RCJ05B CAN 入 门 书 G u i d e Rev.1.00 发 行 :2006 年 2 月 20 日 瑞 萨 科 技

2 CAN 入 门 书 1. 概 要 本 资 料 是 面 向 CAN 总 线 初 学 者 的 CAN 入 门 书 对 CAN 是 什 么 CAN 的 特 征 标 准 规 格 下 的 位 置 分 布 等 CAN 的 概 要 及 CAN 的 协 议 进 行 了 说 明 2. 使 用 注 意 事 项 本 资 料 对 博 世 (BOCH) 公 司 所 提 出 的 CAN 概 要 及 协 议 进 行 了 归 纳, 可 作 为 实 际 应 用 中 的 参 考 资 料 对 于 具 有 CAN 功 能 的 产 品 不 承 担 任 何 责 任 目 录 1. 概 要 使 用 注 意 事 项 CAN 是 什 么? CAN 的 应 用 示 例 总 线 拓 扑 图 CAN 的 特 点 错 误 错 误 状 态 的 种 类 错 误 计 数 值 CAN 协 议 的 基 本 概 念 CAN 协 议 及 标 准 规 格 IO 标 准 化 的 CAN 协 议 IO11898 和 IO 的 不 同 点 CAN 和 标 准 规 格 CAN 协 议 帧 的 种 类 数 据 帧 遥 控 帧 错 误 帧 过 载 帧 帧 间 隔 优 先 级 的 决 定 位 填 充 错 误 的 种 类 错 误 帧 的 输 出 位 时 序 取 得 同 步 的 方 法 硬 件 同 步 再 同 步 调 整 同 步 的 规 则 RCJ05B /Rev Page 1 of 48

3 3. CAN 是 什 么? CAN 是 Controller Area Network 的 缩 写 ( 以 下 称 为 CAN), 是 IO *1 国 际 标 准 化 的 串 行 通 信 协 议 在 当 前 的 汽 车 产 业 中, 出 于 对 安 全 性 舒 适 性 方 便 性 低 公 害 低 成 本 的 要 求, 各 种 各 样 的 电 子 控 制 系 统 被 开 发 了 出 来 由 于 这 些 系 统 之 间 通 信 所 用 的 数 据 类 型 及 对 可 靠 性 的 要 求 不 尽 相 同, 由 多 条 总 线 构 成 的 情 况 很 多, 线 束 的 数 量 也 随 之 增 加 为 适 应 减 少 线 束 的 数 量 通 过 多 个 LAN, 进 行 大 量 数 据 的 高 速 通 信 的 需 要,1986 年 德 国 电 气 商 博 世 公 司 开 发 出 面 向 汽 车 的 CAN 通 信 协 议 此 后,CAN 通 过 IO11898 及 IO11519 进 行 了 标 准 化, 现 在 在 欧 洲 已 是 汽 车 网 络 的 标 准 协 议 现 在,CAN 的 高 性 能 和 可 靠 性 已 被 认 同, 并 被 广 泛 地 应 用 于 工 业 自 动 化 船 舶 医 疗 设 备 工 业 设 备 等 方 面 图 1 是 车 载 网 络 的 构 想 示 意 图 CAN 等 通 信 协 议 的 开 发, 使 多 种 LAN 通 过 网 关 进 行 数 据 交 换 得 以 实 现 CAN 125 kbps CAN 125kbps CAN 500kbps 马 达 空 调 前 大 灯 窗 电 动 组 合 灯 MD/CD 碟 盒 马 达 自 适 应 前 灯 马 达 子 网 车 门 LIN kbps 信 息 部 音 视 频 MOT 1394 仪 表 板 交 通 信 息 导 航 遥 控 门 锁 电 子 防 盗 系 统 开 关 网 关 开 关 车 身 部 CAN 500kbps 气 囊 控 制 传 感 器 安 全 部 引 爆 管 发 动 机 传 动 部 发 动 机 自 动 变 速 箱 乘 客 检 测 转 向 子 网 afe- by-wire (150kbps) 底 盘 部 制 动 故 障 诊 断 部 CAN ( 规 格 ) 诊 断 工 具 胎 压 雷 达 白 线 检 测 自 适 应 巡 航 IT 部 子 网 FlexRay *2 (5Mbps) 图 1. 车 载 网 络 构 想 注 *1 IO: International Organization for tandardization ( 国 际 标 准 化 组 织 ) *2 FlexRay TM 为 戴 姆 勒 克 莱 斯 勒 公 司 注 册 商 标 RCJ05B /Rev Page 2 of 48

4 3.1 CAN 的 应 用 示 例 图 2 为 CAN 的 应 用 示 例 Climate Control Motor control Center unit Roof Rain sensor unroof Cluster Cluster control Wiper control Winker control Car audio Light control Column switch Automobile phone ensor Engine eat Motor control Passenger detection witch control Door ide mirror Door lock Power window Door switch : CAN bus: 500kbps : CAN bus: 125kbps : LIN bus: 19.2kbps/9.6kbps : CAN unit / LIN master units : CAN unit / LIN master units : LIN slave unit 图 2. CAN 的 应 用 示 例 RCJ05B /Rev Page 3 of 48

5 3.2 总 线 拓 扑 图 应 用 手 册 CAN 控 制 器 根 据 两 根 线 上 的 电 位 差 来 判 断 总 线 电 平 总 线 电 平 分 为 显 性 电 平 和 隐 性 电 平, 二 者 必 居 其 一 发 送 方 通 过 使 总 线 电 平 发 生 变 化, 将 消 息 发 送 给 接 收 方 图 3 是 CAN 的 连 接 示 意 图 收 发 器 RxD TxD CAN H CAN L CAN 500kbps CPU CAN Controller 收 发 器 RxD RxD TxD TxD CAN H CAN L AB A ETM DDM ECM PDM CAN 125kbps 图 3. CAN 连 接 图 RCJ05B /Rev Page 4 of 48

6 4. CAN 的 特 点 CAN 协 议 具 有 以 下 特 点 (1) 多 主 控 制 在 总 线 空 闲 时, 所 有 的 单 元 都 可 开 始 发 送 消 息 ( 多 主 控 制 ) 最 先 访 问 总 线 的 单 元 可 获 得 发 送 权 (CMA/CA 方 式 *1 ) 多 个 单 元 同 时 开 始 发 送 时, 发 送 高 优 先 级 ID 消 息 的 单 元 可 获 得 发 送 权 (2) 消 息 的 发 送 在 CAN 协 议 中, 所 有 的 消 息 都 以 固 定 的 格 式 发 送 总 线 空 闲 时, 所 有 与 总 线 相 连 的 单 元 都 可 以 开 始 发 送 新 消 息 两 个 以 上 的 单 元 同 时 开 始 发 送 消 息 时, 根 据 标 识 符 (Identifier 以 下 称 为 ID) 决 定 优 先 级 ID 并 不 是 表 示 发 送 的 目 的 地 址, 而 是 表 示 访 问 总 线 的 消 息 的 优 先 级 两 个 以 上 的 单 元 同 时 开 始 发 送 消 息 时, 对 各 消 息 ID 的 每 个 位 进 行 逐 个 仲 裁 比 较 仲 裁 获 胜 ( 被 判 定 为 优 先 级 最 高 ) 的 单 元 可 继 续 发 送 消 息, 仲 裁 失 利 的 单 元 则 立 刻 停 止 发 送 而 进 行 接 收 工 作 (3) 系 统 的 柔 软 性 与 总 线 相 连 的 单 元 没 有 类 似 于 地 址 的 信 息 因 此 在 总 线 上 增 加 单 元 时, 连 接 在 总 线 上 的 其 它 单 元 的 软 硬 件 及 应 用 层 都 不 需 要 改 变 (4) 通 信 速 度 根 据 整 个 网 络 的 规 模, 可 设 定 适 合 的 通 信 速 度 在 同 一 网 络 中, 所 有 单 元 必 须 设 定 成 统 一 的 通 信 速 度 即 使 有 一 个 单 元 的 通 信 速 度 与 其 它 的 不 一 样, 此 单 元 也 会 输 出 错 误 信 号, 妨 碍 整 个 网 络 的 通 信 不 同 网 络 间 则 可 以 有 不 同 的 通 信 速 度 (5) 远 程 数 据 请 求 可 通 过 发 送 遥 控 帧 请 求 其 他 单 元 发 送 数 据 (6) 错 误 检 测 功 能 错 误 通 知 功 能 错 误 恢 复 功 能 所 有 的 单 元 都 可 以 检 测 错 误 ( 错 误 检 测 功 能 ) 检 测 出 错 误 的 单 元 会 立 即 同 时 通 知 其 他 所 有 单 元 ( 错 误 通 知 功 能 ) 正 在 发 送 消 息 的 单 元 一 旦 检 测 出 错 误, 会 强 制 结 束 当 前 的 发 送 强 制 结 束 发 送 的 单 元 会 不 断 反 复 地 重 新 发 送 此 消 息 直 到 成 功 发 送 为 止 ( 错 误 恢 复 功 能 ) (7) 故 障 封 闭 CAN 可 以 判 断 出 错 误 的 类 型 是 总 线 上 暂 时 的 数 据 错 误 ( 如 外 部 噪 声 等 ) 还 是 持 续 的 数 据 错 误 ( 如 单 元 内 部 故 障 驱 动 器 故 障 断 线 等 ) 由 此 功 能, 当 总 线 上 发 生 持 续 数 据 错 误 时, 可 将 引 起 此 故 障 的 单 元 从 总 线 上 隔 离 出 去 (8) 连 接 CAN 总 线 是 可 同 时 连 接 多 个 单 元 的 总 线 可 连 接 的 单 元 总 数 理 论 上 是 没 有 限 制 的 但 实 际 上 可 连 接 的 单 元 数 受 总 线 上 的 时 间 延 迟 及 电 气 负 载 的 限 制 降 低 通 信 速 度, 可 连 接 的 单 元 数 增 加 ; 提 高 通 信 速 度, 则 可 连 接 的 单 元 数 减 少 注 *1 CMA/CA: Carrier ense Multiple Access / Collision Avoidance RCJ05B /Rev Page 5 of 48

7 5. 错 误 5.1 错 误 状 态 的 种 类 单 元 始 终 处 于 3 种 状 态 之 一 (1) 主 动 错 误 状 态 主 动 错 误 状 态 是 可 以 正 常 参 加 总 线 通 信 的 状 态 处 于 主 动 错 误 状 态 的 单 元 检 测 出 错 误 时, 输 出 主 动 错 误 标 志 (2) 被 动 错 误 状 态 被 动 错 误 状 态 是 易 引 起 错 误 的 状 态 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 虽 能 参 加 总 线 通 信, 但 为 不 妨 碍 其 它 单 元 通 信, 接 收 时 不 能 积 极 地 发 送 错 误 通 知 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 即 使 检 测 出 错 误, 而 其 它 处 于 主 动 错 误 状 态 的 单 元 如 果 没 发 现 错 误, 整 个 总 线 也 被 认 为 是 没 有 错 误 的 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 检 测 出 错 误 时, 输 出 被 动 错 误 标 志 另 外, 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 在 发 送 结 束 后 不 能 马 上 再 次 开 始 发 送 在 开 始 下 次 发 送 前, 在 间 隔 帧 期 间 内 必 须 插 入 延 迟 传 送 (8 个 位 的 隐 性 位 ) (3) 总 线 关 闭 态 总 线 关 闭 态 是 不 能 参 加 总 线 上 通 信 的 状 态 信 息 的 接 收 和 发 送 均 被 禁 止 这 些 状 态 依 靠 发 送 错 误 计 数 和 接 收 错 误 计 数 来 管 理, 根 据 计 数 值 决 定 进 入 何 种 状 态 错 误 状 态 和 计 数 值 的 关 系 如 表 1 及 图 4 所 示 表 1. 错 误 状 态 和 计 数 值 单 元 错 误 状 态 发 送 错 误 计 数 值 (TEC) 接 收 错 误 计 数 值 (REC) 主 动 错 误 状 态 0~127 且 0~127 被 动 错 误 状 态 128~255 或 128~255 总 线 关 闭 态 256~ RCJ05B /Rev Page 6 of 48

8 初 始 状 态 主 动 错 误 状 态 TEC>127 或 REC>127 TEC 127 且 REC 127 在 总 线 上 检 测 到 128 次 连 续 的 11 个 位 的 隐 性 位 被 动 错 误 状 态 TEC>255 总 线 关 闭 态 TEC : 发 送 错 误 计 数 值 REC : 接 收 错 误 计 数 值 图 4. 单 元 的 错 误 状 态 RCJ05B /Rev Page 7 of 48

9 5.2 错 误 计 数 值 发 送 错 误 计 数 值 和 接 收 错 误 计 数 值 根 据 一 定 的 条 件 发 生 变 化 错 误 计 数 值 的 变 动 条 件 如 表 2 所 示 一 次 数 据 的 接 收 和 发 送 可 能 同 时 满 足 多 个 条 件 错 误 计 数 器 在 错 误 标 志 的 第 一 个 位 出 现 的 时 间 点 上 开 始 计 数 表 2. 错 误 计 数 值 的 变 动 条 件 1 接 收 单 元 检 测 出 错 误 时 接 受 和 发 送 错 误 计 数 值 的 变 动 条 件 发 送 错 误 计 数 值 (TEC) 接 收 错 误 计 数 值 (REC) 例 外 : 接 收 单 元 在 发 送 错 误 标 志 或 过 载 标 志 中 检 测 出 位 错 误 时, 接 收 错 误 计 数 值 不 增 加 2 接 收 单 元 在 发 送 完 错 误 标 志 后 检 测 到 的 第 一 个 位 为 显 性 电 平 时 发 送 单 元 在 输 出 错 误 标 志 时 +8 4 发 送 单 元 在 发 送 主 动 错 误 标 志 或 过 载 标 志 时, 检 测 出 位 错 误 5 接 收 单 元 在 发 送 主 动 错 误 标 志 或 过 载 标 志 时, 检 测 出 位 错 误 各 单 元 从 主 动 错 误 标 志 过 载 标 志 的 最 开 始 检 测 出 连 续 14 个 位 的 显 性 位 时 之 后, 每 检 测 出 连 续 的 8 个 位 的 显 性 位 时 发 送 时 +8 接 收 时 +8 7 检 测 出 在 被 动 错 误 标 志 后 追 加 的 连 续 8 个 位 的 显 性 位 时 发 送 时 接 收 时 8 发 送 单 元 正 常 发 送 数 据 结 束 时 ( 返 回 ACK 且 到 帧 结 束 也 未 检 测 出 错 误 时 ) 9 接 收 单 元 正 常 接 收 数 据 结 束 时 ( 到 CRC 未 检 测 出 错 误 且 正 常 返 回 ACK 时 ) 10 处 于 总 线 关 闭 态 的 单 元, 检 测 到 128 次 连 续 11 个 位 的 隐 性 位 +8 1 TEC=0 时 ±0 TEC= REC 127 时 -1 REC=0 时 ±0 REC>127 时 设 REC=127 REC=0 RCJ05B /Rev Page 8 of 48

10 6. CAN 协 议 的 基 本 概 念 CAN 协 议 如 表 3 所 示 涵 盖 了 IO 规 定 的 OI *1 基 本 参 照 模 型 中 的 传 输 层 数 据 链 路 层 及 物 理 层 CAN 协 议 中 关 于 IO/OI 基 本 参 照 模 型 中 的 传 输 层 数 据 链 路 层 及 物 理 层, 具 体 有 哪 些 定 义 如 图 5 所 示 表 3. IO/OI 基 本 参 照 模 型 IO/OI 基 本 参 照 模 型 各 层 定 义 的 主 要 项 目 7 层 : 应 用 层 由 实 际 应 用 程 序 提 供 可 利 用 的 服 务 6 层 : 表 示 层 进 行 数 据 表 现 形 式 的 转 换 如 : 文 字 设 定 数 据 压 缩 加 密 等 的 控 制 软 件 控 制 5 层 : 会 话 层 为 建 立 会 话 式 的 通 信, 控 制 数 据 正 确 地 接 收 和 发 送 4 层 : 传 输 层 控 制 数 据 传 输 的 顺 序 传 送 错 误 的 恢 复 等, 保 证 通 信 的 品 质 如 : 错 误 修 正 再 传 输 控 制 3 层 : 网 络 层 进 行 数 据 传 送 的 路 由 选 择 或 中 继 如 : 单 元 间 的 数 据 交 换 地 址 管 理 硬 件 控 制 2 层 : 数 据 链 路 层 将 物 理 层 收 到 的 信 号 ( 位 序 列 ) 组 成 有 意 义 的 数 据, 提 供 传 输 错 误 控 制 等 数 据 传 输 控 制 流 程 如 : 访 问 的 方 法 数 据 的 形 式 通 信 方 式 连 接 控 制 方 式 同 步 方 式 检 错 方 式 应 答 方 式 通 信 方 式 包 ( 帧 ) 的 构 成 位 的 调 制 方 式 ( 包 括 位 时 序 条 件 ) 1 层 : 物 理 层 规 定 了 通 信 时 使 用 的 电 缆 连 接 器 等 的 媒 体 电 气 信 号 规 格 等, 以 实 现 设 备 间 的 信 号 传 送 如 : 信 号 电 平 收 发 器 电 缆 连 接 器 等 的 形 态 注 *1 OI:Open ystems Interconnection ( 开 放 式 系 统 间 互 联 ) RCJ05B /Rev Page 9 of 48

11 CAN 入 门 书 OI 基 本 参 照 模 型 7. 应 用 层 6. 表 示 层 5. 会 话 层 4. 传 输 层 3. 网 络 层 2. 数 据 链 路 层 1. 物 理 层 LLC *1 MAC *2 层 4 层 2 层 (LLC) 2 层 (MAC) 在 各 层 中 CAN 定 义 事 项 定 义 事 项 功 能 再 发 送 控 制 永 久 再 尝 试 接 收 消 息 的 选 择 ( 可 接 收 消 息 的 过 滤 ) 过 载 通 知 错 误 恢 复 功 能 消 息 的 帧 化 连 接 控 制 方 式 数 据 冲 突 时 的 仲 裁 故 障 扩 散 抑 制 功 能 错 误 通 知 错 误 检 测 应 答 方 式 可 点 到 点 连 接 广 播 组 播 通 知 接 收 准 备 尚 未 完 成 再 次 发 送 有 数 据 帧 遥 控 帧 错 误 帧 过 载 帧 4 种 帧 类 型 竞 争 方 式 ( 支 持 多 点 传 送 ) 根 据 仲 裁 优 先 级 高 的 ID 可 继 续 被 发 送 自 动 判 别 暂 时 错 误 和 持 续 错 误, 排 除 故 障 节 点 CRC 错 误 填 充 位 错 误 位 错 误 ACK 错 误 格 式 错 误 所 有 单 元 都 可 随 时 检 测 错 误 ACK NACK 两 种 1 层 通 信 方 式 位 编 码 方 式 位 时 序 同 步 方 式 半 双 工 通 信 NRZ 方 式 编 码 6 个 位 的 插 入 填 充 位 位 时 序 位 的 采 样 数 ( 用 户 选 择 ) 根 据 同 步 段 () 实 现 同 步 并 具 有 再 同 步 功 能 图 5. IO/OI 基 本 参 照 模 型 和 CAN 协 议 注 *1 LLC : Logical Link Control ( 逻 辑 链 路 控 制 ) *2 MAC : Medium Access Control ( 媒 介 访 问 控 制 ) RCJ05B /Rev Page 10 of 48

12 数 据 链 路 层 分 为 MAC 子 层 和 LLC 子 层,MAC 子 层 是 CAN 协 议 的 核 心 部 分 数 据 链 路 层 的 功 能 是 将 物 理 层 收 到 的 信 号 组 织 成 有 意 义 的 消 息, 并 提 供 传 送 错 误 控 制 等 传 输 控 制 的 流 程 具 体 地 说, 就 是 消 息 的 帧 化 仲 裁 应 答 错 误 的 检 测 或 报 告 数 据 链 路 层 的 功 能 通 常 在 CAN 控 制 器 的 硬 件 中 执 行 在 物 理 层 定 义 了 信 号 实 际 的 发 送 方 式 位 时 序 位 的 编 码 方 式 及 同 步 的 步 骤 但 具 体 地 说, 信 号 电 平 通 信 速 度 采 样 点 驱 动 器 和 总 线 的 电 气 特 性 连 接 器 的 形 态 等 均 未 定 义 *1 这 些 必 须 由 用 户 根 据 系 统 需 求 自 行 确 定 注 *1 驱 动 器 及 总 线 的 电 气 特 性 等 在 博 世 公 司 的 CAN 规 格 书 中 没 有 定 义 但 在 CAN 的 IO 标 准 (IO11898 IO 等 ) 中 分 别 定 义 了 总 线 及 驱 动 器 的 电 气 特 性 等 RCJ05B /Rev Page 11 of 48

13 7. CAN 协 议 及 标 准 规 格 7.1 IO 标 准 化 的 CAN 协 议 CAN 协 议 经 IO 标 准 化 后 有 IO11898 标 准 和 IO 标 准 两 种 IO11898 和 IO 标 准 对 于 数 据 链 路 层 的 定 义 相 同, 但 物 理 层 不 同 (1) 关 于 IO11898 IO11898 是 通 信 速 度 为 125kbps-1Mbps 的 CAN 高 速 通 信 标 准 目 前,IO11898 追 加 新 规 约 后, 成 为 IO 新 标 准 (2) 关 于 IO11519 IO11519 是 通 信 速 度 为 125kbps 以 下 的 CAN 低 速 通 信 标 准 IO 是 IO 追 加 新 规 约 后 的 版 本 图 6 表 示 CAN 协 议 和 IO11898 及 IO 标 准 的 范 围 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 IO 未 对 此 部 分 进 行 标 准 化 CAN 的 再 发 送 控 制 功 能 未 在 IO11898/ 中 标 准 化 网 络 层 数 据 链 路 层 IO11898/IO 数 据 链 路 层 及 物 理 层 的 一 部 分 在 IO 中 进 行 了 标 准 化 物 理 层 IO11898/IO 不 同 对 于 数 据 链 路 层,IO11898 和 IO 定 义 的 内 容 相 同 对 于 物 理 层,IO11898 和 IO 定 义 的 内 容 不 同 CAN 协 议 定 义 的 部 分 CAN 协 议 中 IO11898/ 定 义 标 准 化 的 部 分 图 6. IO 标 准 化 的 CAN 协 议 RCJ05B /Rev Page 12 of 48

14 7.2 IO11898 和 IO 的 不 同 点 (1) 物 理 层 的 不 同 点 如 图 6 所 示,IO11898 和 IO 在 CAN 协 议 中 物 理 层 的 标 准 有 所 不 同 CAN 协 议 的 物 理 层 如 图 7 所 示, 定 义 了 三 个 子 层,IO11898 和 IO 在 物 理 层 中 的 PMA 层 和 MDI 层 有 所 不 同 应 用 层 表 示 层 会 话 层 传 输 层 网 络 层 数 据 链 路 层 IO 未 对 此 部 分 标 准 化 CAN 的 再 发 送 控 制 IO11898/ 中 标 准 化 数 据 链 路 层 及 物 理 层 的 一 部 分 在 IO 中 进 行 了 标 准 化 物 理 层 : PL 层 *1 *2 PMA 层 *3 MDI 层 物 理 层 IO11898 和 对 物 理 层 的 PMA 层 及 MDI 层 中 定 义 内 容 不 相 同 CAN 协 议 对 物 理 层 中 的 驱 动 器 收 发 器 连 接 器 电 缆 等 的 形 态 没 有 规 定 CAN 协 议 定 义 的 部 分 CAN 协 议 中 IO11898/ 标 准 化 的 部 分 图 7. 物 理 层 注 *1 PL: Physical ignaling ublayer ( 物 理 信 号 子 层 ) *2 PMA: Physical Medium Attachment ( 物 理 介 质 连 接 ) *3 MDI: Medium Dependent Interface ( 介 质 相 关 接 口 ) RCJ05B /Rev Page 13 of 48

15 在 物 理 层 (PMA 层 MDI 层 ),IO11898 和 IO 的 主 要 不 同 点 如 表 4 所 示 表 4. IO11898 和 物 理 层 的 主 要 不 同 点 物 理 层 IO 11898(High speed) IO (Low speed) *1 通 信 速 度 *2 总 线 最 大 长 度 最 高 1Mbps 40m/1Mbps 最 高 125kbps 1km/40kbps 连 接 单 元 数 最 大 30 最 大 20 *3 总 线 拓 扑 隐 性 显 性 隐 性 显 性 Min Nom Max. Min. Nom Max. Min Nom. Max. Min. Nom. Max. CAN_High (V) CAN_Low (V) 电 位 差 (H-L)(V) 双 绞 线 ( 屏 蔽 / 非 屏 蔽 ) 闭 环 总 线 阻 抗 (Z):120Ω (Min.85Ω Max.130Ω) 总 线 电 阻 率 (r):70mω/m 总 线 延 迟 时 间 :5ns/m 终 端 电 阻 :120Ω (Min.85Ω Max.130Ω) 双 绞 线 ( 屏 蔽 / 非 屏 蔽 ) 开 环 总 线 阻 抗 (Ζ):120Ω (Min.85Ω Max.130Ω) 总 线 电 阻 率 (Γ):90mΩ/m 总 线 延 迟 时 间 :5ns/m 终 端 电 阻 :2.20kΩ (Min.2.09kΩ Max.2.31kΩ) CAN_L 与 GND 间 静 电 容 量 30pF/m CAN_H 与 GND 间 静 电 容 量 30pF/m CAN_L 与 GND 间 静 电 容 量 30pF/m 注 *1 通 信 速 度 通 信 速 度 根 据 系 统 设 定 *2 总 线 长 度 总 线 的 长 度 根 据 系 统 设 定 通 信 速 度 和 最 大 总 线 长 度 的 关 系 如 图 8 所 示 RCJ05B /Rev Page 14 of 48

16 总 线 长 [m] k 40k 100k 1000M [bps] 图 8. 通 信 速 度 和 最 大 总 线 长 度 *3 总 线 拓 扑 CAN 收 发 器 根 据 两 根 总 线 (CAN_High 和 CAN_Low) 的 电 位 差 来 判 断 总 线 电 平 总 线 电 平 分 为 显 性 电 平 和 隐 性 电 平 两 种 总 线 必 须 处 于 两 种 电 平 之 一 总 线 上 执 行 逻 辑 上 的 线 与 时, 显 性 电 平 为 0, 隐 性 电 平 为 1 物 理 层 的 特 征 如 图 9 所 示 RCJ05B /Rev Page 15 of 48

17 单 元 1 单 元 n 单 元 1 单 元 n 120Ω CAN Bus Line CAN_High CAN_Low 120Ω 2.2kΩ CAN Bus Line CAN_High CAN_Low [V] CAN_High CAN_Low 隐 显 性 隐 1 0 逻 辑 值 CAN 总 线 的 物 理 信 号 [V] 隐 性 显 性 隐 性 1 0 CAN_High CAN_Low 逻 辑 值 CAN 总 线 的 物 理 信 号 IO K~1Mbps IO k~125kbps 图 9. IO11898 IO 的 物 理 层 特 征 (2) 驱 动 IC 的 选 择 IO11898 与 IO 的 物 理 层 的 规 格 不 同, 每 种 规 格 需 要 有 专 门 的 驱 动 IC 与 之 相 对 应 IO11898 及 IO 所 对 应 的 主 要 的 驱 动 IC 如 表 5 所 示 表 5. IO11898 及 IO 所 对 应 的 驱 动 IC 驱 动 IC IO11898 HA13721RPJE(RENEA) PCA82C250(Philips) i9200(iliconix) CF15(Bosch) IO PCA82C252(Philips) TJA1053(Philips) N65LBC032(Texas Instruments) RCJ05B /Rev Page 16 of 48

18 7.3 CAN 和 标 准 规 格 应 用 手 册 不 仅 是 IO,AE *1 等 其 它 的 组 织 团 体 企 业 也 对 CAN 协 议 进 行 了 标 准 化 基 于 CAN 的 各 种 标 准 规 格 如 表 6 所 示, 如 图 10 所 示, 面 向 汽 车 的 通 信 协 议 以 通 信 速 度 为 准 进 行 了 分 类 表 6. CAN 协 议 和 标 准 规 格 名 称 波 特 率 规 格 适 用 领 域 AE J k 双 线 式 屏 蔽 双 绞 线 卡 车 大 客 车 AE J k 双 线 式 屏 蔽 双 绞 线 12V 供 电 农 用 机 械 AE J k 双 线 式 双 绞 线 ( 非 屏 蔽 ) 汽 车 ( 高 速 : 动 力 传 动 系 统 ) AE J k 83.3k 单 线 式 汽 车 ( 低 速 : 车 身 系 统 ) NMEA k 125k 250k 双 线 式 屏 蔽 双 绞 线 船 舶 500k 1M 供 电 DeviceNet 125k 250k 500k 双 线 式 屏 蔽 双 绞 线 24V 供 电 工 业 设 备 CANopen 10k 20k 50k 125k 双 线 式 双 绞 线 工 业 设 备 250k 500k 800k 1M 可 选 ( 屏 蔽 供 电 ) D 125k 250k 500k 1M 双 线 式 屏 蔽 双 绞 线 可 选 ( 供 电 ) 工 业 设 备 电 通 信 光 通 信 Class *2 Class A Class B Class C Class D 通 信 速 度 用 途 协 议 灯 光 类 电 动 窗 门 各 汽 车 厂 商 自 有 锁 电 动 椅 遥 控 门 低 速 CAN 协 议 ( 125kbps) 锁 等 LIN 电 子 仪 表 驾 驶 信 息 自 动 空 调 故 障 诊 断 J1850 VAN 10kbps ( 车 身 系 统 ) 10kbps 125kbps ( 状 态 信 息 系 统 ) 发 动 机 控 制 变 速 器 125kbps 1Mbps 控 制 刹 车 控 制 悬 ( 实 时 控 制 系 统 ) 挂 控 制 AB 等 5Mbps ( 多 媒 体 ) 图 10. 通 信 协 议 分 类 高 速 CAN (125kbps 1Mbps) D2B Optical MOT IEEE1394 afe-by-wire 注 *1 AE: ociety of Automotive Engineers *2 Class: AE 的 分 类 名 称 RCJ05B /Rev Page 17 of 48

19 8. CAN 协 议 8.1 帧 的 种 类 通 信 是 通 过 以 下 5 种 类 型 的 帧 进 行 的 数 据 帧 遥 控 帧 错 误 帧 过 载 帧 帧 间 隔 另 外, 数 据 帧 和 遥 控 帧 有 标 准 格 式 和 扩 展 格 式 两 种 格 式 标 准 格 式 有 11 个 位 的 标 识 符 (Identifier: 以 下 称 ID), 扩 展 格 式 有 29 个 位 的 ID 各 种 帧 的 用 途 如 表 7 所 示, 各 种 帧 的 构 成 如 图 11~ 图 15 所 示 表 7. 帧 的 种 类 及 用 途 帧 帧 用 途 数 据 帧 用 于 发 送 单 元 向 接 收 单 元 传 送 数 据 的 帧 遥 控 帧 用 于 接 收 单 元 向 具 有 相 同 ID 的 发 送 单 元 请 求 数 据 的 帧 错 误 帧 用 于 当 检 测 出 错 误 时 向 其 它 单 元 通 知 错 误 的 帧 过 载 帧 用 于 接 收 单 元 通 知 其 尚 未 做 好 接 收 准 备 的 帧 帧 间 隔 用 于 将 数 据 帧 及 遥 控 帧 与 前 面 的 帧 分 离 开 来 的 帧 RCJ05B /Rev Page 18 of 48

20 标 准 格 式 帧 起 始 仲 裁 段 控 制 段 数 据 段 CRC 段 ACK 段 帧 结 束 OF Identifier (ID) RTR IDE r0 DLC Data CRC equence CRC 界 定 符 ACK 槽 (ACK lot ) ACK 界 定 符 EOF 扩 展 格 式 Identif ier (ID) RR IDE Identif ier (ID) r1 r0 RTR DLC 与 标 准 格 式 相 同 D D/R R ACK 位 槽 R D 发 送 位 接 收 位 图 11. 数 据 帧 的 构 成 帧 起 始 仲 裁 段 控 制 段 CRC 段 ACK 段 帧 结 束 标 准 格 式 OF Identifier (ID) RTR IDE r0 DLC CRC 界 定 符 ACK 槽 (ACK lot) ACK 界 定 符 CRC equence EOF 扩 展 格 式 Identifier (ID) RR IDE Identifier (ID) RTR r1 r0 DLC 与 标 准 格 式 相 同 D D/R R ACK 位 槽 R D 发 送 位 接 收 位 图 12. 遥 控 帧 的 构 成 RCJ05B /Rev Page 19 of 48

21 错 误 标 志 错 误 界 定 符 错 误 标 志 的 重 叠 部 分 R: 被 动 错 误 标 志 D: 主 动 错 误 标 志 R 图 13. 错 误 帧 过 载 标 志 过 载 界 定 符 6 8 过 载 标 志 的 重 叠 部 分 D R 图 14. 过 载 帧 间 隔 总 线 空 闲 3 0 D R 间 隔 延 迟 传 送 总 线 空 闲 图 15. 帧 间 隔 RCJ05B /Rev Page 20 of 48

22 8.2 数 据 帧 数 据 帧 由 7 个 段 构 成 数 据 帧 的 构 成 如 图 16 所 示 (1) 帧 起 始 表 示 数 据 帧 开 始 的 段 (2) 仲 裁 段 表 示 该 帧 优 先 级 的 段 (3) 控 制 段 表 示 数 据 的 字 节 数 及 保 留 位 的 段 (4) 数 据 段 数 据 的 内 容, 可 发 送 0~8 个 字 节 的 数 据 (5) CRC 段 检 查 帧 的 传 输 错 误 的 段 (6) ACK 段 表 示 确 认 正 常 接 收 的 段 (7) 帧 结 束 表 示 数 据 帧 结 束 的 段 下 面 对 帧 的 构 成 进 行 说 明 帧 起 始 仲 裁 段 控 制 段 ACK 数 据 段 CRC 段 段 帧 结 束 标 准 格 式 OF Identify (ID) RTR IDE r0 DLC Data CRC 界 定 符 ACK 槽 (ACK lot) ACK 界 定 符 CRC equence EOF 扩 展 格 式 Identify (ID) RR IDE Id entify (ID) RTR r1 r0 DLC 与 标 准 格 式 相 同 D D/R R ACK 位 槽 R D 发 送 位 接 收 位 图 16. 数 据 帧 的 构 成 RCJ05B /Rev Page 21 of 48

23 (1) 帧 起 始 ( 标 准 扩 展 格 式 相 同 ) 表 示 帧 开 始 的 段 1 个 位 的 显 性 位 OF CRC ACK EOF D 图 17. 数 据 帧 ( 帧 起 始 ) 显 性 电 平 和 隐 性 电 平 总 线 上 的 电 平 有 显 性 电 平 和 隐 性 电 平 两 种 总 线 上 执 行 逻 辑 上 的 线 与 时, 显 性 电 平 的 逻 辑 值 为 0, 隐 性 电 平 为 1 显 性 具 有 优 先 的 意 味, 只 要 有 一 个 单 元 输 出 显 性 电 平, 总 线 上 即 为 显 性 电 平 并 且, 隐 性 具 有 包 容 的 意 味, 只 有 所 有 的 单 元 都 输 出 隐 性 电 平, 总 线 上 才 为 隐 性 电 平 ( 显 性 电 平 比 隐 性 电 平 更 强 ) RCJ05B /Rev Page 22 of 48

24 (2) 仲 裁 段 表 示 数 据 的 优 先 级 的 段 标 准 格 式 和 扩 展 格 式 在 此 的 构 成 有 所 不 同 标 准 格 式 基 本 ID *1 RTR O F 11 1 ACK 控 制 段 数 据 CRC 段 段 EOF 扩 展 格 式 基 本 ID *1 RR IDE 扩 展 ID *1 RTR D D/R R 图 18. 数 据 帧 ( 仲 裁 段 ) 注 *1 ID 标 准 格 式 的 ID 有 11 个 位 从 ID28 到 ID18 被 依 次 发 送 禁 止 高 7 位 都 为 隐 性 ( 禁 止 设 定 :ID= XXXX) 扩 展 格 式 的 ID 有 29 个 位 基 本 ID 从 ID28 到 ID18, 扩 展 ID 由 ID17 到 ID0 表 示 基 本 ID 和 标 准 格 式 的 ID 相 同 禁 止 高 7 位 都 为 隐 性 ( 禁 止 设 定 : 基 本 ID= XXXX) RCJ05B /Rev Page 23 of 48

25 (3) 控 制 段 控 制 段 由 6 个 位 构 成, 表 示 数 据 段 的 字 节 数 标 准 格 式 和 扩 展 格 式 的 构 成 有 所 不 同 标 准 格 式 O 仲 裁 段 IDE F r0 DLC 数 据 段 CRC 段 ACK 段 EOF 保 留 位 *1 扩 展 格 式 *2 数 据 长 度 码 O F 仲 裁 段 r1 r0 DLC 数 据 段 CRC 段 ACK 段 EOF *1 保 留 位 *2 数 据 长 度 码 D D/R R 图 19. 数 据 帧 ( 控 制 段 ) 注 *1 保 留 位 (r0 r1) 保 留 位 必 须 全 部 以 显 性 电 平 发 送 但 接 收 方 可 以 接 收 显 性 隐 性 及 其 任 意 组 合 的 电 平 *2 数 据 长 度 码 (DLC) 数 据 长 度 码 与 数 据 的 字 节 数 的 对 应 关 系 如 表 8 所 示 数 据 的 字 节 数 必 须 为 0~8 字 节 但 接 收 方 对 DLC = 9~15 的 情 况 并 不 视 为 错 误 表 8. 数 据 长 度 码 和 字 节 数 的 关 系 数 据 字 节 数 数 据 长 度 码 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 0 D D D D 1 D D D R 2 D D R D 3 D D R R 4 D R D D 5 D R D R 6 D R R D 7 D R R R 8 R D D D D : 显 性 电 平 R : 隐 性 电 平 RCJ05B /Rev Page 24 of 48

26 (4) 数 据 段 ( 标 准 扩 展 格 式 相 同 ) 数 据 段 可 包 含 0~8 个 字 节 的 数 据 从 MB( 最 高 位 ) 开 始 输 出 标 准 / 扩 展 格 式 相 同 数 据 O F 仲 裁 段 控 制 段 0-64 CRC 段 ACK 段 EOF D/R 图 20. 数 据 帧 ( 数 据 段 ) (5) CRC 段 ( 标 准 / 扩 展 格 式 相 同 ) *1 CRC 段 是 检 查 帧 传 输 错 误 的 帧 由 15 个 位 的 CRC 顺 序 和 1 个 位 的 CRC 界 定 符 ( 用 于 分 隔 的 位 ) 构 成 标 准 / 扩 展 格 式 相 同 CRC 界 定 符 CRC O F 仲 裁 段 控 制 段 数 据 段 15 1 ACK 段 EOF D/R R 图 21. 数 据 帧 (CRC 段 ) 注 *1 CRC 顺 序 CRC 顺 序 是 根 据 多 项 式 生 成 的 CRC 值,CRC 的 计 算 范 围 包 括 帧 起 始 仲 裁 段 控 制 段 数 据 段 接 收 方 以 同 样 的 算 法 计 算 CRC 值 并 进 行 比 较, 不 一 致 时 会 通 报 错 误 RCJ05B /Rev Page 25 of 48

27 (6) ACK 段 ACK 段 用 来 确 认 是 否 正 常 接 收 由 ACK 槽 (ACK lot) 和 ACK 界 定 符 2 个 位 构 成 标 准 / 扩 展 格 式 相 同 ACK 槽 (ACK lot ) ACK 界 定 符 O F 仲 裁 段 控 制 段 数 据 段 CRC 段 EOF ACK 槽 (ACK lot ) 1 0 *1 发 送 位 接 收 位 *2 D R 图 22. 数 据 帧 (ACK 段 ) 注 *1 发 送 单 元 的 ACK 段 发 送 单 元 在 ACK 段 发 送 2 个 位 的 隐 性 位 *2 接 收 单 元 的 ACK 段 接 收 到 正 确 消 息 的 单 元 在 ACK 槽 (ACK lot) 发 送 显 性 位, 通 知 发 送 单 元 正 常 接 收 结 束 这 称 作 发 送 ACK 或 者 返 回 ACK 发 送 ACK 发 送 ACK 的 是 在 既 不 处 于 总 线 关 闭 态 也 不 处 于 休 眠 态 的 所 有 接 收 单 元 中, 接 收 到 正 常 消 息 的 单 元 ( 发 送 单 元 不 发 送 ACK) 所 谓 正 常 消 息 是 指 不 含 填 充 错 误 格 式 错 误 CRC 错 误 的 消 息 RCJ05B /Rev Page 26 of 48

28 (7) 帧 结 束 帧 结 束 是 表 示 该 该 帧 的 结 束 的 段 由 7 个 位 的 隐 性 位 构 成 标 准 / 扩 展 格 式 相 同 O F 仲 裁 段 控 制 段 数 据 段 CRC 段 ACK 段 EOF R 图 23. 数 据 帧 ( 帧 结 束 ) RCJ05B /Rev Page 27 of 48

29 8.3 遥 控 帧 接 收 单 元 向 发 送 单 元 请 求 发 送 数 据 所 用 的 帧 遥 控 帧 由 6 个 段 组 成 遥 控 帧 没 有 数 据 帧 的 数 据 段 遥 控 帧 的 构 成 如 图 24 所 示 (1) 帧 起 始 (OF) 表 示 帧 开 始 的 段 (2) 仲 裁 段 表 示 该 帧 优 先 级 的 段 可 请 求 具 有 相 同 ID 的 数 据 帧 (3) 控 制 段 表 示 数 据 的 字 节 数 及 保 留 位 的 段 (4) CRC 段 检 查 帧 的 传 输 错 误 的 段 (5) ACK 段 表 示 确 认 正 常 接 收 的 段 (6) 帧 结 束 表 示 遥 控 帧 结 束 的 段 应 用 手 册 帧 起 始 仲 裁 段 控 制 段 CRC 段 ACK 段 帧 结 束 标 准 格 式 OF RTR IDEr0 CRC ACK 槽 (ACK lot) 界 定 符 ACK 界 定 符 Identifier (ID) DLC CRC equence EOF 扩 展 格 式 RR IDE RTRr1 r0 Identifier (ID) Identif ier (ID) DLC 与 标 准 格 式 相 同 D D/R R ACK 槽 (ACK lot) R D 发 送 位 *1 接 收 位 *2 图 24. 遥 控 帧 的 构 成 RCJ05B /Rev Page 28 of 48

30 遥 控 帧 和 数 据 帧 数 据 帧 和 遥 控 帧 的 不 同 遥 控 帧 的 RTR 位 为 隐 性 位, 没 有 数 据 段 没 有 数 据 段 的 数 据 帧 和 遥 控 帧 可 通 过 RTR 位 区 别 开 来 遥 控 帧 没 有 数 据 段, 数 据 长 度 码 该 如 何 表 示? 遥 控 帧 的 数 据 长 度 码 以 所 请 求 数 据 帧 的 数 据 长 度 码 表 示 没 有 数 据 段 的 数 据 帧 有 何 用 途? 例 如, 可 用 于 各 单 元 的 定 期 连 接 确 认 / 应 答 或 仲 裁 段 本 身 带 有 实 质 性 信 息 的 情 况 下 RCJ05B /Rev Page 29 of 48

31 8.4 错 误 帧 用 于 在 接 收 和 发 送 消 息 时 检 测 出 错 误 通 知 错 误 的 帧 错 误 帧 由 错 误 标 志 和 错 误 界 定 符 构 成 错 误 帧 的 构 成 如 图 25 所 示 (1) 错 误 标 志 错 误 标 志 包 括 主 动 错 误 标 志 和 被 动 错 误 标 志 两 种 主 动 错 误 标 志 :6 个 位 的 显 性 位 被 动 错 误 标 志 :6 个 位 的 隐 性 位 (2) 错 误 界 定 符 错 误 界 定 符 由 8 个 位 的 隐 性 位 构 成 错 误 标 志 错 误 界 定 符 错 误 标 志 重 叠 部 *1 R: 被 动 错 误 标 志 D 图 25. 错 误 帧 *2 R 主 动 错 误 标 志 注 *1 主 动 错 误 标 志 处 于 主 动 错 误 状 态 的 单 元 检 测 出 错 误 时 输 出 的 错 误 标 志 *2 被 动 错 误 标 志 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 检 测 出 错 误 时 输 出 的 错 误 标 志 RCJ05B /Rev Page 30 of 48

32 8.5 过 载 帧 过 载 帧 是 用 于 接 收 单 元 通 知 其 尚 未 完 成 接 收 准 备 的 帧 过 载 帧 由 过 载 标 志 和 过 载 界 定 符 构 成 过 载 帧 的 构 成 如 图 26 所 示 (1) 过 载 标 志 6 个 位 的 显 性 位 过 载 标 志 的 构 成 与 主 动 错 误 标 志 的 构 成 相 同 (2) 过 载 界 定 符 8 个 位 的 隐 性 位 过 载 界 定 符 的 构 成 与 错 误 界 定 符 的 构 成 相 同 过 载 标 志 过 载 帧 界 定 符 6 8 过 载 标 志 重 叠 部 分 D R 图 26. 过 载 帧 的 构 成 RCJ05B /Rev Page 31 of 48

33 8.6 帧 间 隔 应 用 手 册 帧 间 隔 是 用 于 分 隔 数 据 帧 和 遥 控 帧 的 帧 数 据 帧 和 遥 控 帧 可 通 过 插 入 帧 间 隔 将 本 帧 与 前 面 的 任 何 帧 ( 数 据 帧 遥 控 帧 错 误 帧 过 载 帧 ) 分 开 过 载 帧 和 错 误 帧 前 不 能 插 入 帧 间 隔 帧 间 隔 的 构 成 如 图 27 所 示 间 隔 总 线 空 闲 3 0 D R 间 隔 延 迟 传 送 总 线 空 闲 图 27. 帧 间 隔 的 构 成 (1) 间 隔 3 个 位 的 隐 性 位 (2) 总 线 空 闲 隐 性 电 平, 无 长 度 限 制 (0 亦 可 ) 本 状 态 下, 可 视 为 总 线 空 闲, 要 发 送 的 单 元 可 开 始 访 问 总 线 (3) 延 迟 传 送 ( 发 送 暂 时 停 止 ) 8 个 位 的 隐 性 位 只 在 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 刚 发 送 一 个 消 息 后 的 帧 间 隔 中 包 含 的 段 RCJ05B /Rev Page 32 of 48

34 8.7 优 先 级 的 决 定 在 总 线 空 闲 态, 最 先 开 始 发 送 消 息 的 单 元 获 得 发 送 权 应 用 手 册 多 个 单 元 同 时 开 始 发 送 时, 各 发 送 单 元 从 仲 裁 段 的 第 一 位 开 始 进 行 仲 裁 连 续 输 出 显 性 电 平 最 多 的 单 元 可 继 续 发 送 仲 裁 的 过 程 如 图 28 所 示 仲 裁 失 利, 从 下 一 个 位 开 始 转 为 接 收 状 态 工 作 单 元 1 单 元 2 总 线 电 平 D R 图 28. 仲 裁 过 程 RCJ05B /Rev Page 33 of 48

35 (1) 数 据 帧 和 遥 控 帧 的 优 先 级 具 有 相 同 ID 的 数 据 帧 和 遥 控 帧 在 总 线 上 竞 争 时, 仲 裁 段 的 最 后 一 位 (RTR) 为 显 性 位 的 数 据 帧 具 有 优 先 权, 可 继 续 发 送 数 据 帧 和 遥 控 帧 的 仲 裁 过 程 如 图 29 所 示 单 元 1 遥 控 帧 O F R T R 仲 裁 失 利 单 元 2 数 据 帧 O F R T R 数 据 段 CRC 总 线 电 平 数 据 段 CRC D R 图 29. 数 据 帧 和 遥 控 帧 的 仲 裁 过 程 RCJ05B /Rev Page 34 of 48

36 (2) 标 准 格 式 和 扩 展 格 式 的 优 先 级 标 准 格 式 ID 与 具 有 相 同 ID 的 遥 控 帧 或 者 扩 展 格 式 的 数 据 帧 在 总 线 上 竞 争 时, 标 准 格 式 的 RTR 位 为 显 性 位 的 具 有 优 先 权, 可 继 续 发 送 标 准 格 式 和 扩 展 格 式 的 仲 裁 过 程 如 图 30 所 示 单 元 1 扩 展 数 据 帧 O F R R 仲 裁 失 利 单 元 2 标 准 数 据 帧 O F R T R 数 据 段 CRC 总 线 电 平 数 据 段 CRC D R 图 30. 标 准 格 式 与 扩 展 格 式 的 仲 裁 过 程 RCJ05B /Rev Page 35 of 48

37 8.8 位 填 充 位 填 充 是 为 防 止 突 发 错 误 而 设 定 的 功 能 当 同 样 的 电 平 持 续 5 位 时 则 添 加 一 个 位 的 反 型 数 据 位 填 充 的 构 成 如 图 31 所 示 0 D 1 R 图 31. 位 填 充 (1) 发 送 单 元 的 工 作 在 发 送 数 据 帧 和 遥 控 帧 时,OF~CRC 段 间 的 数 据, 相 同 电 平 如 果 持 续 5 位, 在 下 一 个 位 ( 第 6 个 位 ) 则 要 插 入 1 位 与 前 5 位 反 型 的 电 平 (2) 接 收 单 元 的 工 作 在 接 收 数 据 帧 和 遥 控 帧 时,OF~CRC 段 间 的 数 据, 相 同 电 平 如 果 持 续 5 位, 需 要 删 除 下 一 个 位 ( 第 6 个 位 ) 再 接 收 如 果 这 个 第 6 个 位 的 电 平 与 前 5 位 相 同, 将 被 视 为 错 误 并 发 送 错 误 帧 RCJ05B /Rev Page 36 of 48

38 8.9 错 误 的 种 类 错 误 共 有 5 种 多 种 错 误 可 能 同 时 发 生 位 错 误 填 充 错 误 CRC 错 误 格 式 错 误 ACK 错 误 错 误 的 种 类 错 误 的 内 容 错 误 检 测 帧 和 检 测 单 元 如 表 9 所 示 表 9. 错 误 的 种 类 错 误 的 种 类 错 误 的 内 容 错 误 的 检 测 帧 ( 段 ) 检 测 单 元 位 错 误 比 较 输 出 电 平 和 总 线 电 平 ( 不 含 填 充 数 据 帧 (OF EOF) 发 送 单 元 位 ), 当 两 电 平 不 一 样 时 所 检 测 到 的 遥 控 帧 (OF EOF) 接 收 单 元 错 误 错 误 帧 过 载 帧 填 充 错 误 在 需 要 位 填 充 的 段 内, 连 续 检 测 到 6 位 相 同 的 电 平 时 所 检 测 到 的 错 误 数 据 帧 (OF CRC 顺 序 ) 遥 控 帧 (OF CRC 顺 序 ) 发 送 单 元 接 收 单 元 CRC 错 误 从 接 收 到 的 数 据 计 算 出 的 CRC 结 果 数 据 帧 (CRC 顺 序 ) 接 收 单 元 与 接 收 到 的 CRC 顺 序 不 同 时 所 检 测 遥 控 帧 (CRC 顺 序 ) 到 的 错 误 格 式 错 误 检 测 出 与 固 定 格 式 的 位 段 相 反 的 格 式 数 据 帧 接 收 单 元 时 所 检 测 到 的 错 误 (CRC 界 定 符 ACK 界 定 符 EOF) 遥 控 帧 (CRC 界 定 符 ACK 界 定 符 EOF) 错 误 界 定 符 过 载 界 定 符 ACK 错 误 发 送 单 元 在 ACK 槽 (ACK lot) 中 检 测 数 据 帧 (ACK 槽 ) 发 送 单 元 出 隐 性 电 平 时 所 检 测 到 的 错 误 (ACK 遥 控 帧 (ACK 槽 ) 没 被 传 送 过 来 时 所 检 测 到 的 错 误 ) RCJ05B /Rev Page 37 of 48

39 (1) 位 错 误 位 错 误 由 向 总 线 上 输 出 数 据 帧 遥 控 帧 错 误 帧 过 载 帧 的 单 元 和 输 出 ACK 的 单 元 输 出 错 误 的 单 元 来 检 测 在 仲 裁 段 输 出 隐 性 电 平, 但 检 测 出 显 性 电 平 时, 将 被 视 为 仲 裁 失 利, 而 不 是 位 错 误 在 仲 裁 段 作 为 填 充 位 输 出 隐 性 电 平 时, 但 检 测 出 显 性 电 平 时, 将 不 视 为 位 错 误, 而 是 填 充 错 误 发 送 单 元 在 ACK 段 输 出 隐 性 电 平, 但 检 测 到 显 性 电 平 时, 将 被 判 断 为 其 它 单 元 的 ACK 应 答, 而 非 位 错 误 输 出 被 动 错 误 标 志 (6 个 位 隐 性 位 ) 但 检 测 出 显 性 电 平 时, 将 遵 从 错 误 标 志 的 结 束 条 件, 等 待 检 测 出 连 续 相 同 6 个 位 的 值 ( 显 性 或 隐 性 ), 并 不 视 为 位 错 误 (2) 格 式 错 误 即 使 接 收 单 元 检 测 出 EOF(7 个 位 的 隐 性 位 ) 的 最 后 一 位 ( 第 8 个 位 ) 为 显 性 电 平, 也 不 视 为 格 式 错 误 即 使 接 收 单 元 检 测 出 数 据 长 度 码 (DLC) 中 9 15 的 值 时, 也 不 视 为 格 式 错 误 RCJ05B /Rev Page 38 of 48

40 8.10 错 误 帧 的 输 出 检 测 出 满 足 错 误 条 件 的 单 元 输 出 错 误 标 志 通 报 错 误 应 用 手 册 处 于 主 动 错 误 状 态 的 单 元 输 出 的 错 误 标 志 为 主 动 错 误 标 志 ; 处 于 被 动 错 误 状 态 的 单 元 输 出 的 错 误 标 志 为 被 动 错 误 标 志 发 送 单 元 发 送 完 错 误 帧 后, 将 再 次 发 送 数 据 帧 或 遥 控 帧 错 误 标 志 输 出 时 序 如 表 10 所 示 表 10. 错 误 标 志 输 出 时 序 错 误 的 种 类 输 出 时 序 位 错 误 填 充 错 误 格 式 错 误 ACK 错 误 从 检 测 出 错 误 后 的 下 一 位 开 始 输 出 错 误 标 志 CRC 错 误 ACK 界 定 符 后 的 下 一 位 开 始 输 出 错 误 标 志 RCJ05B /Rev Page 39 of 48

41 8.11 位 时 序 由 发 送 单 元 在 非 同 步 的 情 况 下 发 送 的 每 秒 钟 的 位 数 称 为 位 速 率 一 个 位 可 分 为 4 段 同 步 段 () 传 播 时 间 段 (PT) 相 位 缓 冲 段 1(PB1) 相 位 缓 冲 段 2(PB2) 这 些 段 又 由 可 称 为 Time Quantum( 以 下 称 为 Tq) 的 最 小 时 间 单 位 构 成 1 位 分 为 4 个 段, 每 个 段 又 由 若 干 个 Tq 构 成, 这 称 为 位 时 序 1 位 由 多 少 个 Tq 构 成 每 个 段 又 由 多 少 个 Tq 构 成 等, 可 以 任 意 设 定 位 时 序 通 过 设 定 位 时 序, 多 个 单 元 可 同 时 采 样, 也 可 任 意 设 定 采 样 点 各 段 的 作 用 和 Tq 数 如 表 11 所 示 1 个 位 的 构 成 如 图 32 所 示 表 11. 段 及 其 作 用 段 名 称 段 的 作 用 Tq 数 同 步 段 多 个 连 接 在 总 线 上 的 单 元 通 过 此 段 实 现 时 序 调 整, 同 步 进 行 接 收 和 发 送 的 工 作 由 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 或 由 显 性 电 平 到 隐 性 电 平 边 沿 最 好 出 现 在 此 段 中 1Tq 8~ 25Tq (: ynchronization egment) 传 播 时 间 段 用 于 吸 收 网 络 上 的 物 理 延 迟 的 段 1~8Tq (PT: Propagation Time egment) 所 谓 的 网 络 的 物 理 延 迟 指 发 送 单 元 的 输 出 延 迟 总 线 上 信 号 的 传 播 延 迟 接 收 单 元 的 输 入 延 迟 这 个 段 的 时 间 为 以 上 各 延 迟 时 间 的 和 的 两 倍 相 位 缓 冲 段 1 当 信 号 边 沿 不 能 被 包 含 于 段 中 时, 可 在 此 段 进 行 补 偿 1~8Tq (PB1: Phase Buffer egment 1) 相 位 缓 冲 段 2 由 于 各 单 元 以 各 自 独 立 的 时 钟 工 作, 细 微 的 时 钟 误 差 会 累 积 起 来,PB 段 可 用 于 吸 收 此 误 差 2~8Tq (PB2: Phase Buffer egment 2) 通 过 对 相 位 缓 冲 段 加 减 JW 吸 收 误 差 ( 请 参 照 图 34) JW 加 大 后 允 许 误 差 加 大, 但 通 信 速 度 下 降 再 同 步 补 偿 宽 度 因 时 钟 频 率 偏 差 传 送 延 迟 等, 各 单 元 有 同 步 误 差 JW 为 补 偿 此 误 差 的 最 大 值 1~4Tq (JW: reynchronization Jump Width) RCJ05B /Rev Page 40 of 48

42 设 定 示 例 1 bit=10tq (1Tq) PT (3 Tq) PB1 (3Tq) PB2 (3Tq) 采 样 点 (1Tq) PT (2Tq) PB1 (3Tq) PB2 (4Tq) PT+PB1 小 而 PB2 加 大 时 采 样 点 前 移 采 样 点 (1Tq) PT (4Tq) PB1 (3Tq) PB2 (2Tq) PT+PB1 大 而 PB2 减 小 时 采 样 点 后 移 *1 采 样 点 图 个 位 的 构 成 注 *1 采 样 点 所 谓 采 样 点 是 读 取 总 线 电 平, 并 将 读 到 的 电 平 作 为 位 值 的 点 位 置 在 PB1 结 束 处 RCJ05B /Rev Page 41 of 48

43 8.12 取 得 同 步 的 方 法 应 用 手 册 CAN 协 议 的 通 信 方 法 为 NRZ(Non-Return to Zero) 方 式 各 个 位 的 开 头 或 者 结 尾 都 没 有 附 加 同 步 信 号 发 送 单 元 以 与 位 时 序 同 步 的 方 式 开 始 发 送 数 据 另 外, 接 收 单 元 根 据 总 线 上 电 平 的 变 化 进 行 同 步 并 进 行 接 收 工 作 但 是, 发 送 单 元 和 接 收 单 元 存 在 的 时 钟 频 率 误 差 及 传 输 路 径 上 的 ( 电 缆 驱 动 器 等 ) 相 位 延 迟 会 引 起 同 步 偏 差 因 此 接 收 单 元 通 过 硬 件 同 步 或 者 再 同 步 的 方 法 调 整 时 序 进 行 接 收 RCJ05B /Rev Page 42 of 48

44 8.13 硬 件 同 步 接 收 单 元 在 总 线 空 闲 状 态 检 测 出 帧 起 始 时 进 行 的 同 步 调 整 在 检 测 出 边 沿 的 地 方 不 考 虑 JW 的 值 而 认 为 是 段 硬 件 同 步 的 过 程 如 图 33 所 示 R PT PB1 PB2 D 检 测 隐 显 边 时 视 为 ) R PT PB1 PB2 D 图 33. 硬 件 同 步 RCJ05B /Rev Page 43 of 48

45 8.14 再 同 步 在 接 收 过 程 中 检 测 出 总 线 上 的 电 平 变 化 时 进 行 的 同 步 调 整 应 用 手 册 每 当 检 测 出 边 沿 时, 根 据 JW 值 通 过 加 长 PB1 段, 或 缩 短 PB2 段, 以 调 整 同 步 但 如 果 发 生 了 超 出 JW 值 的 误 差 时, 最 大 调 整 量 不 能 超 过 JW 值 再 同 步 如 图 34 所 示 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 出 现 在 PT 和 PB1 之 间 时 (JW = 2) R D R D PT PB1 PB2 检 测 出 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 有 2Tq 的 延 迟 时, 在 PB1 后 插 入 JW 的 长 度 以 调 整 同 步 PT PB1 PB2 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 出 现 在 PB 2 中 时 JW = 2 R D R PB2 PT PB1 PB2 检 测 出 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 有 2Tq 的 提 前 时, 在 PB2 中 减 小 JW 的 长 度 以 调 整 同 步 PB2 PT PB1 PB2 D 图 34. 再 同 步 RCJ05B /Rev Page 44 of 48

46 8.15 调 整 同 步 的 规 则 硬 件 同 步 和 再 同 步 遵 从 如 下 规 则 (1) 1 个 位 中 只 进 行 一 次 同 步 调 整 (2) 只 有 当 上 次 采 样 点 的 总 线 值 和 边 沿 后 的 总 线 值 不 同 时, 该 边 沿 才 能 用 于 调 整 同 步 (3) 在 总 线 空 闲 且 存 在 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 时, 则 一 定 要 进 行 硬 件 同 步 (4) 在 总 线 非 空 闲 时 检 测 到 的 隐 性 电 平 到 显 性 电 平 的 边 沿 如 果 满 足 条 件 (1) 和 (2), 将 进 行 再 同 步 但 还 要 满 足 下 面 条 件 (5) 发 送 单 元 观 测 到 自 身 输 出 的 显 性 电 平 有 延 迟 时 不 进 行 再 同 步 (6) 发 送 单 元 在 帧 起 始 到 仲 裁 段 有 多 个 单 元 同 时 发 送 的 情 况 下, 对 延 迟 边 沿 不 进 行 再 同 步 RCJ05B /Rev Page 45 of 48

47 公 司 主 页 和 咨 询 窗 口 有 关 本 应 用 说 明 的 技 术 方 面 的 咨 询 请 发 邮 件 到 下 面 的 邮 箱 瑞 萨 科 技 公 司 主 页 亚 洲 地 区 技 术 支 持 中 心 修 订 记 录 CAN 入 门 书 Rev. 发 行 日 页 码 修 订 内 容 要 点 初 版 发 行 RCJ05B /Rev Page 46 of 48

48 Keep safety first in your circuit designs! 1. Renesas Technology Corp. puts the maximum effort into making semiconductor products better and more reliable, but there is always the possibility that trouble may occur with them. Trouble with semiconductors may lead to personal injury, fire or property damage. Remember to give due consideration to safety when making your circuit designs, with appropriate measures such as (i) placement of substitutive, auxiliary circuits, (ii) use of nonflammable material or (iii) prevention against any malfunction or mishap. Notes regarding these materials 1. These materials are intended as a reference to assist our customers in the selection of the Renesas Technology Corp. product best suited to the customer's application; they do not convey any license under any intellectual property rights, or any other rights, belonging to Renesas Technology Corp. or a third party. 2. Renesas Technology Corp. assumes no responsibility for any damage, or infringement of any thirdparty's rights, originating in the use of any product data, diagrams, charts, programs, algorithms, or circuit application examples contained in these materials. 3. All information contained in these materials, including product data, diagrams, charts, programs and algorithms represents information on products at the time of publication of these materials, and are subject to change by Renesas Technology Corp. without notice due to product improvements or other reasons. It is therefore recommended that customers contact Renesas Technology Corp. or an authorized Renesas Technology Corp. product distributor for the latest product information before purchasing a product listed herein. The information described here may contain technical inaccuracies or typographical errors. Renesas Technology Corp. assumes no responsibility for any damage, liability, or other loss rising from these inaccuracies or errors. Please also pay attention to information published by Renesas Technology Corp. by various means, including the Renesas Technology Corp. emiconductor home page ( 4. When using any or all of the information contained in these materials, including product data, diagrams, charts, programs, and algorithms, please be sure to evaluate all information as a total system before making a final decision on the applicability of the information and products. Renesas Technology Corp. assumes no responsibility for any damage, liability or other loss resulting from the information contained herein. 5. Renesas Technology Corp. semiconductors are not designed or manufactured for use in a device or system that is used under circumstances in which human life is potentially at stake. Please contact Renesas Technology Corp. or an authorized Renesas Technology Corp. product distributor when considering the use of a product contained herein for any specific purposes, such as apparatus or systems for transportation, vehicular, medical, aerospace, nuclear, or undersea repeater use. 6. The prior written approval of Renesas Technology Corp. is necessary to reprint or reproduce in whole or in part these materials. 7. If these products or technologies are subject to the Japanese export control restrictions, they must be exported under a license from the Japanese government and cannot be imported into a country other than the approved destination. Any diversion or reexport contrary to the export control laws and regulations of Japan and/or the country of destination is prohibited. 8. Please contact Renesas Technology Corp. for further details on these materials or the products contained therein. RCJ05B /Rev Page 47 of 48

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