ISO 11898里的CAN總線：幀編碼

幀編碼

幀中的位采用 NRZ （Non-return-to-zero 非歸零）方法編碼。相同帶寬，NRZ編碼信息量更大。

CAN用雙絞線的方式傳輸，兩條線壓差2V（CAN_H是3.5V左右，CAN_L是1.5V左右）為顯性，表示邏輯0；兩條線壓差0V（都是2.5V左右）為隱性，表示邏輯1。

我很長(zhǎng)一段時(shí)間把顯性和隱性搞混，直到記住“顯靈”這個(gè)詞，顯性是0.

為了減少CAN信號(hào)錯(cuò)誤，專家設(shè)計(jì)了位填充技術(shù)。CAN消息幀中，幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)和CRC序列均用位填充的方法編碼。

當(dāng)CAN發(fā)送器檢測(cè)到5個(gè)相同的位后，插入一個(gè)相反位，產(chǎn)生跳變沿，用來(lái)同步，以減少檢測(cè)錯(cuò)誤。

填充位會(huì)被當(dāng)成總線數(shù)據(jù)位處理，但接收器接收時(shí)會(huì)自動(dòng)剔除填充位，這樣要傳輸?shù)男畔⒉粫?huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

位的傳輸順序

數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀里，從SOF開(kāi)始，一個(gè)域接一個(gè)域地傳輸。在一個(gè)域內(nèi)，字節(jié)傳輸順序是從MSB到LSB。在一個(gè)字節(jié)內(nèi)，位傳輸順序是從bit 7到bit 0.

位時(shí)間

位時(shí)間是一個(gè)位的持續(xù)時(shí)間。我們是看表來(lái)確定時(shí)間，CAN總線的節(jié)點(diǎn)是通過(guò)時(shí)鐘發(fā)生器確定，而常用的時(shí)鐘發(fā)生器是石英晶振。石英晶振的頻率通常是波特率的整數(shù)倍。

上一篇提到波特率的時(shí)候，其單位是bit/s，則一位的時(shí)間=1/波特率。比如常用的500kbit/s，位時(shí)間是2us（通常要求誤差在±0.004us內(nèi)）。

一個(gè)位時(shí)間可以分成很多段的時(shí)間量（Time quantum，簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)Q）。前面說(shuō)到CAN的時(shí)間是通過(guò)石英晶振的頻率確定，那晶振也是有很多一小段一小段的時(shí)間周期。可以理解為，若干個(gè)石英晶振的時(shí)間段組成了一個(gè)TQ，若干個(gè)TQ組成了一個(gè)位的時(shí)間。就像六十秒組成一分鐘，六十分鐘組成一小時(shí)。

和一分鐘固定等于六十秒不同，一個(gè)位可以分為1~32個(gè)TQ，具體是多少個(gè)可以由使用者規(guī)定。

一小時(shí)我們有時(shí)候分為前一刻鐘、前半個(gè)小時(shí)和后半個(gè)小時(shí)，一個(gè)位也可以分為很幾段。這個(gè)幾是固定的，是4，如下圖。

一個(gè)位時(shí)間可以分為：

同步段（Sync_Seg）：1個(gè)TQ。同步段內(nèi)有一個(gè)跳變沿，用來(lái)使總線上各個(gè)ECU同步，就跟港片里飛虎隊(duì)行動(dòng)前都要對(duì)表一樣。

傳播段（Prop_Seg）：用于補(bǔ)償各總線上各ECU之間的物理傳輸延遲時(shí)間（信號(hào)在總線上的傳播延遲和ECU內(nèi)部延遲）。傳播段的長(zhǎng)度不同的ECU不完全一致，一般在1~8個(gè)TQ。

相位緩沖段1（Phase_Seg 1）、相位緩沖段2（Phase_Seg 2）：用于補(bǔ)償跳變沿的相位誤差，就是ECU間的晶振誤差。這兩段可以被再同步處理延長(zhǎng)或縮短。通過(guò)再同步，可以延長(zhǎng)相位緩沖段1，或縮短相位緩沖段2。

一個(gè)位的采樣點(diǎn)在相位緩沖段1的終點(diǎn)，通常是位時(shí)間的75%左右。

標(biāo)準(zhǔn)原文還詳細(xì)說(shuō)明了延時(shí)后，如何處理才能使仲裁順利，感興趣可以自己看看。

bus off

一個(gè)ECU根據(jù)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)不同，可以處于以下三種狀態(tài)之一：錯(cuò)誤激活（error-active）、錯(cuò)誤認(rèn)可（error-passive）或離線（bus-off）。

（當(dāng)ECU進(jìn)入bus off后，有快恢復(fù)和慢恢復(fù)兩種策略。兩種策略都會(huì)被ECU執(zhí)行，先快后慢，具體策略由廠家決定。）