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CAN总线作为一种工业界的流行总线广泛应于工业自动化、多种掌握设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境掌握等各个行业中,它是是一种多主机局域网,所以这样一种总线的潜力是很巨大的,接下来将写几篇入门的小文章,来介绍一下CAN的学习和开发方法,主要是协作我们的开发板,其实入门还是很简洁的,通过这几篇文章假设你能建立起一个初步的概念,能够自己搭起自己的一个节点
〔包括硬件和软件〕,那就说明你学会了CAN的根本开发技术,实际的工业现场CAN的开发不是那么简洁,包括很多要考虑的因素如隔离、牢靠性等,但是我们作为初学者建立起根本的概念还是很重要的,根底一旦打好,等到了实际工作中,就会如鱼得水,所以期望刚要或是想开发CAN的朋友们能够宠爱这一系列小文章,假设某一篇甚至是某一句话能够给你带来启迪,那将是我最最快活的,期望大家踊跃评论或是参与争论,给我一下写下去的信念,呵呵,可以参加我们的群。
下面正题正式开头喽!第一篇,固然要介绍一下什么是“能”总线〔CAN总线〕呵呵
CAN总线的特点
CAN(ControllerAreaNetwork)总线,也称掌握器局部网,属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布掌握或实时掌握的串行通信网络。由于承受了很多技术及独特的设计,CAN总线与一般的通信总线相比,它的数据通信具有突出的牢靠性、实时性和敏捷性。其特点如下:
CAN为多主工作方式,网络上任何一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息,而不分主从。
在报文标识符上,CAN上的节点分成不同的优先级,可满足不同的实时要求,优先级高的数据最多可在134us内得到传输。
CAN承受非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息消灭冲突时,优先级低的节点会主动地退动身送,而优先级高的节点可以不受影响的连续传输数据,从而大大节约了总线冲突的仲裁时间。尤其是网络负载很重的状况下,也
不会消灭网络瘫痪状况(以太网则可能)。
CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局播送等几种方式传送接收数据。
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上的节点数主要取决于总线驱动电路,目前可达110个。在标准帧的报文标识符有11位,而在扩展帧的报文标识符(29位)个数几乎不受限制。
报文承受短帧格式,传输时间短,受干扰概率低,保证了数据出错率极低。
CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,具有极好的检错效果。
CAN的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤,选择敏捷。
CAN节点在错误帧的状况下具有自动关闭输出功能,而总线上其它节点的操作不受影响。
CAN总线具有较高的性能价格比。它构造简洁,器件简洁购置,每个节点的价格较低,而且开发技术简洁把握,能充分利用现有的单片机开发工具。
CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互联模型根底上的。不过,由于CAN的数据构造简洁,又是范围较小的局域网,其模型构造只取OSI底层的物理层、数据链路层和应用层3层,不需要其他中间层,应用层数据直接取自数据链路层或直接向数据链路层写数据。构造层次少,利于系统中实时掌握信号的传送。
CAN总线的位数值表示
CAN总线上承受“显性”(Dominant)和“隐性”(Recessive)两个互补的规律值表示“0”和“1”。当总线上消灭同时发送显性和隐性位时,其结果是总线数值为显性(即“0”与“1”的结果为“0”)。如以下图所示,VCAN-H和VCAN-L为CAN总线收发器和总线间的两接口引脚,信号是以两线间的“差分”电压形式消灭。在隐性状态,VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值四周,Vdiff近似于0。在总线空闲或隐性期间,发送隐性位。显性位以大于最小阀值的差分电压表示。
CAN总线与RS485的比较
上一节介绍了一下CAN总线的根本学问,那么有人会问,现在的总线格式很多,CAN相对于其他的总线有什么特点啊?这个问题问的好,所以我想与其它总线做一下比较,首先呢,就比较一下大家耳熟能详的485总线,其实485总线只是一种电平标准,并不是什么的协议,与232差不多,固然这么说不是很恰当,但是有助于大家理解。
下面开头比较了:
CAN(ControllerAreaNetwork)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式掌握或实时掌握的串行通信网络。较之目前RS-485基于R线构建的分布式掌握系统而言,基于CAN总线的分布式掌握系统在以下方面具有明显的优越性:
CAN掌握器工作于多主方式,网络中的各节点都可依据总线访问优先权(取决于报文标识符)承受无损构造的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据,且CAN协议废除了站地址编码,而代之以对通信数据进展编码,这可使不同的节点同时接收到一样的数据,这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,并且简洁构成冗余构造,提高系统的牢靠性和系统的敏捷性。而利用RS-485只能构成主从式构造系统,通信方式也只能以主站轮询的方式进展,系统的实时性、牢靠性较差。
CAN总线通过CAN掌握器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会消灭象在RS-485网络中,当系统有错误,消灭多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严峻的状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,从而保证不会消灭象在网络中,因个别节点消灭问题,使得总线处于“死锁”状态。3〕CAN具有完善的通信协议,可由CAN掌握器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低了系统的开发难度,缩短了开发周期,这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比较的。
特性
RS-485
CAN-bus
单点本钱
低廉
稍高
系统本钱
高
较低
总线利用率
低
高
网络特性
单主网络
多主网络
数据传输率
低
高
容错机制
无
牢靠的错误处理和检错机制
通讯失败率 高 极低
节点错误的影响导致整个网络的瘫痪 无任何影响
通讯距离 < 可达10km〔5kbps〕网络调试 困难 格外简洁
开发难度 标准Modbus协议 标准CAN-bus协议后期维护本钱 高 低
我们总线学习板上CAN总线和RS485总线都有,您可以在学习中渐渐体会到这些区分,也会体会到CAN总线的优越性。
CAN掌握器选择
在进展CAN总线开发前,首先要选择好CAN总线掌握器。下面就比较一些掌握器的特点。
扩展的8XC196+CAN通信掌握器,符合

Philips
82C200
CAN通信掌握器,
SJA1000
82C250
CAN通信掌握器,82C200的替代品,符合

TJA1040
通用CAN总线收发器
TJA1054
高速CAN总线收发器
一些主要的CAN总线器件产品
制造商
产品型号
器件功能及特点
Intel
82526
CAN通信掌握器,
82527
8XC196CA/CB
CAN通信掌握器,
8XC592
容错的CAN总线收发器
8XC552+CAN通信掌握器,去掉IIC符合

8XCE598
P51XA-C3
提高了电磁兼容性的8XC592
16位微掌握器+CAN通信掌握器,符合

Motorola68HC05X4系68HC05微掌握器+CAN通信掌握器,符合列
Siemens
81C90/91
CAN通信掌握器,
微掌握器+CAN通信掌握器,
C167C
由于SJA1000比较简洁,资料丰富,对于初学者格外适用,所以我们承受SJA1000
作为我们总线开发板的CAN掌握器,让大家更简洁入门。
SJA1000是一种独立的CAN掌握器,主要用于移动目标和一般工业环境中的区域网络掌握。它是Philips公司PCA82C200掌握器的替代产品,除了PCA82C200的BasicCAN操作模式以外,还增加了一种的操作模式——PeliCAN,。
SJA1000的根本特征如下:
引脚电气参数与PCA82C200兼容;
具有PCA82C200模式(即默认的BasicCAN模式),;
有扩展的接收缓冲器64字节,先进先出(FIFO);
支持11位和29位标识码,通信速率可达1Mbps;
其PeliCAN模式的扩展功能包括:可读写的错误计数器,可编程的错误报警限额存放器,最近一次错误代码存放器,对每一个总线错误的中断,有具体位表示的仲裁丧失中断,单次发送(无重发),支持热拔插,可扩展的
验收滤波器,可接收自身报文(自恳求接收)。
CAN总线硬件设计
在选定了CAN掌握器SJA1000和CAN驱动器82C250后,我们确定很想知道它的硬件电路怎么设计。其实这个比较简洁,一般我们会遵循下面的步骤:
在网络上搜寻相关的资料,学习一下别人的设计,分析一下各自的优缺点。
认真研读SJA1000和82C250的芯片资料,最终确定自己的硬件设计。
使用EDA软件实施自己的设计,制作PCB电路板,这个过程中需要细心,急躁。
焊接元器件。焊接过程中中时常检测焊接是否结实,是否短路。
接下来就是和软件协作调试了。硬件设计局部就到此为止了。在CAN总线硬件设计过程中需要留意的地方有以下几点:
〔1〕电源的设计。这个应当是全部硬件设计的关键,所以在此也必需提示一下!
复位电路的设计。其设计方法分为三类:上电复位;手动按键复位;软件复位;
这三种复位都是可以的,但我认为假设您是初学者,选择硬件复位中的手动按键复位比较好,简洁调试的过程中掌握。软件复位比较敏捷,您可以在程序中掌握其复位。
时钟电路的设计。这局部是格外重要的,不过一般都有成熟的电路,所以不用担忧这个。SJA1000有一个可编程的时钟输出,可以连接到CPU的时钟输入管脚,供给时钟信号。但是对于初学者而且对面积要求又不是很苛刻的,建议您给CPU一个单独的晶振电路供给时钟信号。
CANH和CANL管脚上最好增加电容滤波,提高抗干扰,电阻限流电路,提高电路保护。
匹配电阻电路设计。
我信任大家假设考虑到了这5个方面的问题,而且搞清楚了,您设计的电路应当没有问题。下一部的工作就是预备相关的只是,进展软件设计了。
CAN协议简洁介绍
硬件设计好了,在进展软件编程之前我们最好对CAN总线的协议有个了解。
—报文传送由以下四种帧类型
1
数据帧:
数据帧携带数据从发送器至接收器。
2
远程帧:
总线单元发出远程帧,恳求发送具有同一识别符的数据帧。
3
错误帧:
任何单元检测到一总线错误时就发送错误帧。
4
超载帧:
用来在先行的和后续的数据帧〔或远程帧〕之间供给一附加的延
时。
二帧格式介绍
数据帧
数据帧由7个不同的位场组成,即帧起始、仲裁场、掌握场、数据场、CRC场、应答场、帧完毕。
远程帧
远程帧由6个不同的位场组成,即帧起始、仲裁场、掌握场、CRC场、应答场、帧完毕。
错误帧
错误帧由两个不同的场组成。第一个场是错误标志,用做为不同站供给错误标志的叠加;其次个场是错误界定符。
超载帧
超载帧包括两个位场:超载标志和超载界定符。
三帧格式中重点局部介绍
帧起始
帧起始标志数据帧和远程帧的起始,由一个单独的“显性”位组成。由掌握芯片完成。
仲裁场
仲裁场包括标识符和远程发送恳求位〔RTR〕。
,标识符的长度为11位。RTR位在数据帧中必需是显性位,而在远程帧必需为隐性位。
,标准格式和扩展格式的仲裁场不同。在标准格式中,仲裁场由11位标识符和远程发送恳求位组成。在扩展格式中,仲裁场由29位标识符和替代远程恳求位〔SRR〕、标志位〔IDE〕和远程发送恳求位组成。
仲裁场的作用之一是说明数据帧或远程帧发送目的地;之二是指出数据帧或远程帧。仲裁场的数据由软件编程配置SJA1000完成。
掌握场
掌握场由6个位组成,说明数据帧中有效数据的长度。掌握场的数据由软件编程配置SJA1000完成。
数据场
数据场由数据帧中的发送数据组成。它可以为0~8个字节。数据场的数据由软件编程配置SJA1000完成。
CRC场
CRC场包括CRC序列,这局部由SJA1000掌握芯片完成。
应答场
应答场长度为两个位,包括应答间隙和应答界定符。由SJA1000掌握芯片自动完成。
帧完毕
每一个数据帧和远程帧均由一标志序列界定,这个标志序列由7个“隐性”位组成。这局部由SJA1000掌握芯片自动完成。
总之,仲裁场、掌握场、数据场由软件编程配置SJA1000完成;帧起始、CRC场、应答场、帧完毕由CAN总线掌握芯片SJA1000自动完成。
其中要重点理解的就是数据帧和远程帧以及组成帧的重要局部。所以初学者首先把这两种帧格式把握了,学习CAN总线应当就可以入门了。
CAN总线学习板——五一优待活动!
—第三版闪亮推出!
首先多谢各位购置我们PIAE开发板的朋友们的信任,正由于有你们的信任和支持,才使我们的前2版的CAN总线开发板全部售出,也给了我们连续做下去的动力!
为了让更多对CAN总线有兴趣的朋友,有通过实践学习CAN总线的时机,经过这段时间和需求者的沟通,我们最终确定了第三版的功能和硬件设计方案。第三版是在其次版的根底上进展了简化,使学习CAN总线的目的更加明确,本钱降低。我们设计的第三版比其次版更加精巧,秀丽,争取让板子与一张IC卡大小类似,可以便利的嵌入其他系统。第三版比前两版优待100多元。请大家肯定要抓住时机啊!
二第三幅员片
与一张IC卡的大小差不多,格外精巧,别致!
再来张特写,pp吗?
第三版的主要功能介绍
硬件功能主要包括
CAN总线通讯模块:承受SJA1000+82C250构成CAN掌握器和驱动器,有指示灯显示通讯状态,支持自收发功能,也支持多点通讯组网。
RS232串口通讯模块:承受Max232完成信号转变。可以与PC机通讯;实现在线程序编程;与CAN通信模块组合应用即可实现232与CAN总线转换,而且是双向的
无线接口:可以连接RF2401无线通讯模块,学习无线通讯。假设不需要,也可以作为扩展口。
数码管显示模块:有四个数码管组成,可以简洁显示收发数据。
自由按键:有INT0自由按键,您可以承受按键实现主动发送功能,实现人机交互
〔6〕2个自由指示灯:可以在您调试时指示一些状态,主要起帮助调试功能。