什么是CAN總線協(xié)議？CAN總線協(xié)議具體分析！

很難找到一篇能夠適合初學(xué)者CAN總線原理的文章，因此小編本著通俗易懂的原則編寫此文!

本文說(shuō)的CAN即是一種總線，也是一種協(xié)議。因此，我們常聽(tīng)見(jiàn)CAN總線，也常聽(tīng)見(jiàn)CAN協(xié)議。

CAN協(xié)議和CANOpen協(xié)議是兩套不同的協(xié)議。從軟硬件層次來(lái)劃分，CAN協(xié)議屬于硬件協(xié)議，而CANOpen屬于軟件協(xié)議。

什么是CAN總線?

CAN總線應(yīng)用于汽車，實(shí)現(xiàn)電子控制器和傳感器之間的通信

l高可靠性、低成本的通信協(xié)議。

l最初由Robert Bosch于1986年開(kāi)發(fā)。

l主要應(yīng)用于汽車、卡車、拖拉機(jī)、工業(yè)機(jī)器人。

想象一下，一輛汽車就像一個(gè)人：

?CAN總線是神經(jīng)系統(tǒng)，使身體各部分之間的通信得以實(shí)現(xiàn)。

?ECU通過(guò)CAN總線連接，該總線相當(dāng)于一個(gè)中央網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

什么是ECU?

l在汽車CAN總線系統(tǒng)中，ECUs可以是發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、安全氣囊或音頻系統(tǒng)。

l一輛現(xiàn)代汽車最多可以有70輛ECUs。

CAN總線5大特性

l低成本：ECUs通過(guò)單個(gè)CAN接口進(jìn)行通信，布線成本低。

l高集成：CAN總線系統(tǒng)允許在所有ECUs上進(jìn)行集中錯(cuò)誤診斷和配置。

l可靠性：該系統(tǒng)對(duì)子系統(tǒng)的故障和電磁干擾具有很強(qiáng)的魯棒性，是汽車控制系統(tǒng)的理想選擇。

l高效率：可以通過(guò)id對(duì)消息進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，以便最高優(yōu)先級(jí)的id不被中斷。

l靈活性：每個(gè)ECU包含一個(gè)用于CAN總線收發(fā)芯片，隨意添加CAN總線節(jié)點(diǎn)。

CAN總線發(fā)展史

l未出現(xiàn)前：汽車ECUs依靠越來(lái)越復(fù)雜的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線。

l1986年：Bosch公司開(kāi)發(fā)了CAN總線協(xié)議作為汽車電子解決方案，并在SAE大會(huì)上發(fā)布。

l1991年：Bosch公司發(fā)布了CAN2.0，包涵CAN 2.0A (11 位) 和CAN 2.0B (29 位)。

l1993年：CAN總線列入標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11898)。

l2012年：Bosch公司發(fā)布了CAN FD 1.0

l今天：幾乎每一輛汽車都有CAN總線系統(tǒng)，它廣泛應(yīng)用于卡車、公共汽車、工業(yè)車輛、船舶、飛機(jī)和工業(yè)自動(dòng)化。

CAN總線網(wǎng)絡(luò)

CAN總線網(wǎng)絡(luò)主要掛在CAN_H和CAN_L，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)這兩條線實(shí)現(xiàn)信號(hào)的串行差分傳輸，為了避免信號(hào)的反射和干擾，還需要在CAN_H和CAN_L之間接上120歐姆的終端電阻，但是為什么是120歐姆呢?那是因?yàn)殡娎|的特性阻抗為120歐。

CAN收發(fā)器

CAN收發(fā)器的作用是負(fù)責(zé)邏輯電平和信號(hào)電平之間的轉(zhuǎn)換。

即從CAN控制芯片輸出邏輯電平到CAN收發(fā)器，然后經(jīng)過(guò)CAN收發(fā)器內(nèi)部轉(zhuǎn)換將邏輯電平轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)輸出到CAN總線上，CAN總線上的節(jié)點(diǎn)都可以決定自己是否需要總線上的數(shù)據(jù)。具體的管教定義如下：

CAN信號(hào)表示

CAN總線采用不歸零碼位填充技術(shù)，也就是說(shuō)CAN總線上的信號(hào)有兩種不同的信號(hào)狀態(tài)，分別是顯性的(Dominant)邏輯0和隱形的(recessive)邏輯1，信號(hào)每一次傳輸完后不需要返回到邏輯0(顯性)的電平。

CAN收發(fā)器有TXD，RXD是與CAN控制器連接的。發(fā)送器接到網(wǎng)絡(luò)的是CL和CH。CL與CH是差分電路。CAN網(wǎng)絡(luò)上是用CL于CH的電壓差來(lái)表示邏輯“0”和邏輯“1”。所以CAN網(wǎng)絡(luò)中只能單向傳輸。

CAN總線通信協(xié)議

協(xié)議格式

如何解析

下面是使用CANLoggerX000的汽車的一個(gè)示例日志文件:

# Logger type: CANLogger2000

# HW rev: 6.xx

# FW rev: 5.51

# Logger ID: ID0001

# Session No.: 9

# Split No.: 3

# Time: 20170508T064128

# Value separator: ";"

# Time format: 4

# Time separator: ""

# Time separator ms: ""

# Date separator: ""

# Time and date separator: "T"

# Bit-rate: 500000

# Silent mode: false

# Cyclic mode: false

Timestamp;Type;ID;Data

08T064254150;0;34d;1003fafa000d00ff

如果我們查看上面的原始CAN總線數(shù)據(jù)樣本，可能會(huì)注意到:

原始的CAN總線數(shù)據(jù)沒(méi)有意義!

這是因?yàn)槲覀冃枰獙?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成按比例計(jì)算的工程值——也就是人類可讀的形式。

要做到這一點(diǎn)，我們需要知道一些事情:

例如，在34d中的64位數(shù)據(jù)中，可能會(huì)有3個(gè)不同參數(shù)的數(shù)據(jù)，每個(gè)參數(shù)都有一個(gè)特定的起始點(diǎn)和位長(zhǎng)。

針對(duì)這3個(gè)不同參數(shù)的數(shù)據(jù)，我們需要要知道如何解碼：

每個(gè)參數(shù)都需要偏移量和刻度值

[數(shù)據(jù)值]=[偏移]+[刻度]x[原始數(shù)據(jù)值]