清华大学CAN总线.ppt

工业数据通信与控制网络
第4讲
CAN通信技术
阳宪惠
清华大学自动化系
CAN简介
• CAN[Controller work]是控制器局域网
的简称
•它是德国Bosch公司在1986年为解决现代汽车中
众多测量控制部件之间的数据交换而开发的一种
串行数据通信总线
•现已被列入ISO国际标准ISO11898
•最初为汽车测控数据通信而设计的CAN ,现已在
多领域被广泛采用
–航天、电力、石化、冶金、纺织、造纸、仓储等行业
–火车、轮船、机器人、楼宇自控、医疗器械、数控机
床、智能传感器、过程自动化仪表等
CAN的主要技术特点
• CAN网络上的节点不分主从
–任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送
信息,通信方式灵活
• CAN采用非破坏性的总线仲裁技术
- 载波监听多路访问、逐位仲裁
- 先听再讲
- 当多个节点同时向总线发送信息时,优先级较低的节点
会主动地退出发送,而最高优先级的节点可不受影响地继续
传输数据,从而节省了总线冲突的仲裁时间。
CAN网络上的节点具有不同的优先级
–可满足对实时性的不同要求
–高优先级的数据可在134微秒内得到传输
•通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局
广播等几种方式收发数据,无需专门的“调度”
• CAN的直接通信距离
–最远可达10km(速率5kbps以下);
–通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。
• CAN总线上的节点数决定于总线驱动电路,一般为
–可达110个;
•报文标识符:
–
–
• CAN为短帧结构,传输时间短,受干扰概率低
• CAN节点具有良好的检错功能,出错率低
–节点中均有错误检测、标定和自检能力。
•具有发送自检、循环冗余校验、位填充、报文格式检查等。
• CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功
能,以使总线上其他节点的操作不受影响。
• CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择
灵活。
• CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式
–相当于未连接到总线驱动器
–可降低系统功耗
–其睡眠状态可借助总线激活或者系统的内部条件被唤醒。
CAN通信技术
• CAN的通信参考模型
– CAN的通信模型的分层结构
•数据链路层
–包括逻辑链路控制子层LLC
» LLC的主要功能是:为数据传送和远程数据请求提供服
务,确认由LLC子层接收的报文实际已被接收,并为恢复
管理和通知超载提供信息
–媒体访问控制子层MAC
» MAC子层主要规定传输规则,即控制帧结构、执行仲裁、
错误检测、出错标定和故障界定
•物理层
–物理层规定了节点的全部电气特性
CAN节点的网络连接
CAN技术规范
•
范的两个部分
–
–
•标准帧与扩展帧的区别主要在仲裁场与控制
场
–标准帧具有11位标识符
–扩展帧具有29位标识符