CAN2.0协议规范.ppt

传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子Version 1.20Version 1.20版版20062006年年5 5月月CAN-bus 2.0A/B规范传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l lCAN-busCAN-bus简介简介l lCAN-busCAN-bus主要特性主要特性l lCAN-busCAN-bus规范规范l lISO/OSIISO/OSI网络模型网络模型l l帧格式帧格式l l帧类型帧类型l l总线仲裁总线仲裁l l位流编码位流编码目录目录l l位填充位填充l l错误检测机制错误检测机制l l错误类型错误类型l l故障界定故障界定l l单元状态单元状态l l振荡器容差振荡器容差l l位定时位定时l l同步同步传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子ll控制器局域网控制器局域网控制器局域网控制器局域网CANCANCANCAN（（（（Controller Area NetworkController Area NetworkController Area NetworkController Area Network），），），），最初是由最初是由最初是由最初是由德国德国德国德国BoschBoschBoschBosch公司设计的，应用于汽车的监测和控制。

公司设计的，应用于汽车的监测和控制公司设计的，应用于汽车的监测和控制公司设计的，应用于汽车的监测和控制ll作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，网络通讯控制方式，网络通讯控制方式，网络通讯控制方式，CAN-busCAN-busCAN-busCAN-bus逐步被广泛应用到各种控制领域逐步被广泛应用到各种控制领域逐步被广泛应用到各种控制领域逐步被广泛应用到各种控制领域ll1991199119911991年年年年9 9 9 9月，月，月，月，PhilipsPhilipsPhilipsPhilips半导体公司制定并发布半导体公司制定并发布半导体公司制定并发布半导体公司制定并发布CANCANCANCAN技术规范：技术规范：技术规范：技术规范：CAN 2.0 A/BCAN 2.0 A/BCAN 2.0 A/BCAN 2.0 A/B1993199319931993年年年年11111111月，月，月，月，ISOISOISOISO组织正式颁布组织正式颁布组织正式颁布组织正式颁布CANCANCANCAN国际标准国际标准国际标准国际标准 ISO11898ISO11898ISO11898ISO11898。

llCAN-busCAN-busCAN-busCAN-bus是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用最广泛的现场总线之一广泛的现场总线之一广泛的现场总线之一广泛的现场总线之一CAN-bus简介简介传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子ll多主结构依据优先权进行总线访问多主结构依据优先权进行总线访问多主结构依据优先权进行总线访问多主结构依据优先权进行总线访问ll无破坏性的基于优先权的逐位仲裁无破坏性的基于优先权的逐位仲裁无破坏性的基于优先权的逐位仲裁无破坏性的基于优先权的逐位仲裁ll借助验收滤波器的多地址帧传递借助验收滤波器的多地址帧传递借助验收滤波器的多地址帧传递借助验收滤波器的多地址帧传递ll远程数据请求远程数据请求远程数据请求远程数据请求ll全系统数据相容性全系统数据相容性全系统数据相容性全系统数据相容性ll错误检测和出错信令错误检测和出错信令错误检测和出错信令错误检测和出错信令ll很远的数据传输距离（长达很远的数据传输距离（长达很远的数据传输距离（长达很远的数据传输距离（长达10Km10Km10Km10Km））））ll高速的数据传输速率（高达高速的数据传输速率（高达高速的数据传输速率（高达高速的数据传输速率（高达1Mbps1Mbps1Mbps1Mbps））））ll高度实时性：每帧报文允许传输最高高度实时性：每帧报文允许传输最高高度实时性：每帧报文允许传输最高高度实时性：每帧报文允许传输最高8 8 8 8个字节的数据个字节的数据个字节的数据个字节的数据ll发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发发送期间丢失仲裁或出错而遭到破坏的帧可自动重发ll暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离暂时错误和永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离ll脱离总线的节点不影响总线的正常工作脱离总线的节点不影响总线的正常工作脱离总线的节点不影响总线的正常工作脱离总线的节点不影响总线的正常工作CAN-bus主要特性主要特性传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l lCAN-bus CAN-bus 规范（规范（ Version 2.0 Version 2.0 ））n nCAN2.0A CAN2.0A ：：CANCAN标准报文格式标准报文格式n nCAN2.0B CAN2.0B ：：CANCAN标准报文格式和扩展报文格式标准报文格式和扩展报文格式n nISO11898-1/2/3/4 ISO11898-1/2/3/4 国际标准国际标准l lCAN-bus CAN-bus 技术规范的目的技术规范的目的n n定义数据链路层定义数据链路层n n定义定义CANCAN协议在周围各层中所发挥的作用协议在周围各层中所发挥的作用 CAN-bus 规范规范传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子ISO/OSI网络网络模型模型LLCLLC：逻辑链路控制子层：逻辑链路控制子层MACMAC：媒体访问控制子层：媒体访问控制子层传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子Logical Link Control (LLC) - Acceptance Filtering - Overload Notification - Recover ManagementMedium Access Control (MAC) - Data Encapsulation/Decapsulation - Frame Coding (stuffing/destuffing) - Error Detection/Signaling - Serialization/DeserializationApplicationPresentationSessionTransportNetworkData Link LayerPhysical LayerOSI Reference LayersPhysical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/SynchronizationPhysical Medium Attachment (PMA) - Driver/Receiver CharacteristicsMedium Dependent Interface (MDI) - ConnectorsISO/OSI网络模型表述网络模型表述传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l二种不同的二种不同的CANCAN帧格式帧格式n nCANCAN规范规范2.0B2.0B中引入第二种报文格式中引入第二种报文格式n n标准帧和扩展帧标准帧和扩展帧n n具有具有1111位标识符的位标识符的CANCAN帧称为：标准帧帧称为：标准帧n n具有具有2929位标识符的位标识符的CANCAN帧称为：扩展帧帧称为：扩展帧l lCANCAN控制器必须完全支持标准帧控制器必须完全支持标准帧( (收收/ /发发) )l lCANCAN控制器必须支持接收扩展帧控制器必须支持接收扩展帧帧格式帧格式传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l数据帧数据帧n n从发送节点向其它节点发送数据从发送节点向其它节点发送数据l l远程帧远程帧n n向其它节点请求发送具有同一识别符的数据帧向其它节点请求发送具有同一识别符的数据帧 l l错误帧错误帧n n指明已检测到总线错误指明已检测到总线错误l l过载帧过载帧n n过载帧用以在数据帧（或远程帧）之间提供一附过载帧用以在数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时加的延时 帧类型帧类型传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l数据帧组成数据帧组成n n帧起始（帧起始（Start of FrameStart of Frame））n n仲裁场（仲裁场（Arbitration FrameArbitration Frame））n n控制场（控制场（Control FrameControl Frame））n n数据场（数据场（Data FrameData Frame））n nCRCCRC场（场（CRC FrameCRC Frame））n n应答场（应答场（ACK FrameACK Frame））n n帧结尾（帧结尾（End of FrameEnd of Frame））n n数据场的长度可以为数据场的长度可以为0 0 n n允许允许DLC>8 (*DLC>8 (*见协议实现指南见协议实现指南) )数据帧数据帧传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子标准数据帧结构标准数据帧结构RTR=0传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l标准帧标准帧标准帧标准帧格式：格式：具有具有1111位标识符；位标识符；l l扩展帧扩展帧扩展帧扩展帧格式：具有格式：具有2929位标识符；位标识符；l l两种帧格式的区别通过两种帧格式的区别通过““控制场控制场””（（Control Control FrameFrame）中的）中的““识别符扩展识别符扩展””位（位（IDE bitIDE bit））来来实现；实现；l l两种帧格式可出现在同一总线上。

两种帧格式可出现在同一总线上扩展数据帧扩展数据帧传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子扩展数据帧结构扩展数据帧结构RTR=0RTR=0扩展数据帧扩展数据帧标准数据帧标准数据帧传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l ll也有二种，标准远程帧、扩展远程帧；也有二种，标准远程帧、扩展远程帧；l ll除了没有数据域除了没有数据域(Data Frame)(Data Frame)，以及，以及RTRRTR位是位是隐性隐性隐性隐性(“1”)(“1”)(“1”)(“1”)以外，与数据帧完全一样以外，与数据帧完全一样远程帧远程帧扩展远程帧扩展远程帧RTR=1传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l错误帧错误帧n n当节点检测到一个或多个由当节点检测到一个或多个由CANCAN标准所定义的错误标准所定义的错误时，就产生一个错误帧时，就产生一个错误帧错误帧错误帧传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l过载帧过载帧n n过载帧用以在先行和后续的数据帧（或远程帧）过载帧用以在先行和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。

之间提供一附加的延时过载帧过载帧传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子帧间空间帧间空间l l通过帧间空间（通过帧间空间（InterframeInterframe Spacing Spacing）隔离数）隔离数据帧（或远程帧）与先行帧；据帧（或远程帧）与先行帧；l l帧间空间的组成：帧间空间的组成：n n3 3个隐性个隐性(“1”)(“1”)的间歇场（的间歇场（ INTER MISSION INTER MISSION ））n n长度不限的总线空闲位场长度不限的总线空闲位场 （（ BUS IDLE BUS IDLE ））n n错误被动节点发出的挂起传送场（错误被动节点发出的挂起传送场（SUSPEND SUSPEND TRANSMISSIONTRANSMISSION））传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子ll总线上总线上““显性显性””电平支配电平支配““隐性隐性””电平；电平；n n逻辑逻辑““0” =“0” =“显性显性” ” 电平；电平； 逻辑逻辑““1” =“1” =“隐性隐性””电平ll总线空闲时，任何节点可以开始发送报文；总线空闲时，任何节点可以开始发送报文；ll总线上每条报文都具有唯一的一个总线上每条报文都具有唯一的一个1111位或位或2929位标识符；位标识符；ll报文标识符的值越小，报文具有越高的优先权；报文标识符的值越小，报文具有越高的优先权；ll多个节点同时发送时多个节点同时发送时，，总线在总线在““仲裁场仲裁场””进行进行““逐位仲裁逐位仲裁” ” ；；ll传送高优先级报文的节点赢得仲裁，并继续传输报文；传送高优先级报文的节点赢得仲裁，并继续传输报文；ll失去仲裁的节点在总线空闲时重新传送。

失去仲裁的节点在总线空闲时重新传送总线仲裁（总线仲裁（Bus Arbitration））传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子总线仲裁示意图总线仲裁示意图Arbitration Field传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l位流编码采用位流编码采用““不归零不归零””（（NRZNRZ））方法编方法编码码n n在完整的位时间里，位电平要么为在完整的位时间里，位电平要么为““显性显性””，要，要么为么为““隐性隐性””；；n n有足够的跳边沿利于总线各节点重新同步；有足够的跳边沿利于总线各节点重新同步；n n要求采取要求采取““位填充位填充””（（Bit StuffingBit Stuffing）位流编码（位流编码（Bit Coding））传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子位流编码实例位流编码实例标准数据帧CANL 波形CANH 波形传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l当发送器检测到位流里有当发送器检测到位流里有5 5个连续相同值的位，便会个连续相同值的位，便会自动在位流里插入一补充位，接收器会自动删除这自动在位流里插入一补充位，接收器会自动删除这个补充位。

个补充位n n最多经过最多经过5 5个位时间，各节点可以重同步；个位时间，各节点可以重同步；n n能够通过总线上的错误标志（能够通过总线上的错误标志（Error Flag 6Error Flag 6个连续相同个连续相同的位）反映发送错误的位）反映发送错误l l在固定的位场中不使用位填充在固定的位场中不使用位填充位填充（位填充（Bit Stuffing））传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子位填充示意图位填充示意图传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l进行检测错误，采取以下措施：进行检测错误，采取以下措施：n n监视（对发送位的电平与被监控的总线电平进行监视（对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较）比较）n n循环冗余检查循环冗余检查n n位填充位填充n n报文格式检查报文格式检查错误检测机制错误检测机制传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l错误检测的机制具有以下的属性：错误检测的机制具有以下的属性：n n检测到所有的全局错误检测到所有的全局错误n n检测到发送器所有的局部错误检测到发送器所有的局部错误n n可以检测到报文里多达可以检测到报文里多达5 5 个任意分布的错误个任意分布的错误n n检测到报文里长度低于检测到报文里长度低于1515（位）的突发性错误（位）的突发性错误n n检测到报文里任一奇数个的错误检测到报文里任一奇数个的错误l l对于没有被检测到的错误报文，其剩余的错误对于没有被检测到的错误报文，其剩余的错误可能性概率低于：可能性概率低于：报文错误率报文错误率报文错误率报文错误率 4.7 * 104.7 * 104.7 * 104.7 * 10-11-11-11-11错误检测机制错误检测机制传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子ll位错误（位错误（位错误（位错误（Bit ErrorBit ErrorBit ErrorBit Error））））：：：：发送的位值和总线监视的位值不相发送的位值和总线监视的位值不相发送的位值和总线监视的位值不相发送的位值和总线监视的位值不相符合时，检测到一个位错误符合时，检测到一个位错误符合时，检测到一个位错误符合时，检测到一个位错误( ( ( (除仲裁场、应答场外除仲裁场、应答场外除仲裁场、应答场外除仲裁场、应答场外) ) ) )；；；；ll填充错误（填充错误（填充错误（填充错误（Stuff ErrorStuff ErrorStuff ErrorStuff Error））））：：：：如果在使用位填充编码的位流如果在使用位填充编码的位流如果在使用位填充编码的位流如果在使用位填充编码的位流中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填充中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填充中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填充中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填充错误；错误；错误；错误；ll形式错误形式错误形式错误形式错误 （（（（Form ErrorForm ErrorForm ErrorForm Error））））：：：：当一个固定形式的位场含有一当一个固定形式的位场含有一当一个固定形式的位场含有一当一个固定形式的位场含有一个或多个非法位时，将检测到一个形式错误；个或多个非法位时，将检测到一个形式错误；个或多个非法位时，将检测到一个形式错误；个或多个非法位时，将检测到一个形式错误；ll应答错误应答错误应答错误应答错误 （（（（Acknowledgment Error Acknowledgment Error Acknowledgment Error Acknowledgment Error ））））：：：：在应答间隙（在应答间隙（在应答间隙（在应答间隙（ACK ACK ACK ACK SLOTSLOTSLOTSLOT））））所监视的位不为所监视的位不为所监视的位不为所监视的位不为““““显性显性显性显性””””，则会检测到一个应答错误；，则会检测到一个应答错误；，则会检测到一个应答错误；，则会检测到一个应答错误；llCRC CRC CRC CRC 错误（错误（错误（错误（CRC ErrorCRC ErrorCRC ErrorCRC Error））））：：：：如果接收器的如果接收器的如果接收器的如果接收器的CRCCRCCRCCRC结果和发送器的结果和发送器的结果和发送器的结果和发送器的CRCCRCCRCCRC结果不同，将检测到一个结果不同，将检测到一个结果不同，将检测到一个结果不同，将检测到一个CRCCRCCRCCRC错误。

错误错误类型错误类型传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l总线单元使用两种错误计数器进行故障界定总线单元使用两种错误计数器进行故障界定n n发送错误计数发送错误计数(TEC)(TEC)n n接收错误计数接收错误计数(REC)(REC)l l错误计数规则错误计数规则( (共共1212条规则条规则) )n n节点发送时产生错误，将导致节点发送时产生错误，将导致TECTEC加加8 8；； n n节点成功发送节点成功发送1 1帧报文后，帧报文后，TECTEC将减将减1 1 ，直到，直到0 0 ；；n n节点接收时检测到错误，将导致节点接收时检测到错误，将导致RECREC加加8 8；； n n节点成功接收节点成功接收1 1帧报文后，帧报文后，RECREC将减将减1 1，直到，直到0 0；；n n……………………………………故障界定故障界定传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l单元存在的三种状态单元存在的三种状态n n错误主动错误主动(Error active)(Error active)：：““错误主动错误主动””的单元的单元可以正常地参与总线通讯，并在错误被检测到时可以正常地参与总线通讯，并在错误被检测到时发出主动错误标志。

发出主动错误标志n n错误被动错误被动(Error passive)(Error passive)：：““错误被动错误被动””的单元的单元不允许发送主动错误标志不允许发送主动错误标志错误被动错误被动””的单元的单元参与总线通讯，在错误被检测到时只发出被动错参与总线通讯，在错误被检测到时只发出被动错误标志 n n总线关闭总线关闭(Bus off)(Bus off)：：““总线关闭总线关闭””的单元不允许的单元不允许在总线上有任何的影响在总线上有任何的影响 ( (比如，关闭输出驱动器比如，关闭输出驱动器) )单元状态单元状态传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子辨别节点处于暂时错误和永久性故障；辨别节点处于暂时错误和永久性故障；辨别节点处于暂时错误和永久性故障；辨别节点处于暂时错误和永久性故障；故障节点自动脱离总线，防止网络锁定故障节点自动脱离总线，防止网络锁定故障节点自动脱离总线，防止网络锁定故障节点自动脱离总线，防止网络锁定错误主动错误主动错误主动错误主动  错误被动错误被动错误被动错误被动  总线关闭总线关闭总线关闭总线关闭单元状态切换单元状态切换(1)TEC：发送错误计数：发送错误计数 REC：接收错误计数：接收错误计数传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子单元状态切换单元状态切换(2)传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l由由于于给给定定的的最最大大振振荡荡器器容容差差为为1.58%1.58%，，因因此此凭凭经经验验可可将陶瓷谐振器使用在传输率高达将陶瓷谐振器使用在传输率高达125 kbps125 kbps的应用里。

的应用里 有关更多准确的评估，请参考：有关更多准确的评估，请参考： Dais, S; Chapman, M;Dais, S; Chapman, M; “Impact of Bit Representation on Transport Capacity and Clock “Impact of Bit Representation on Transport Capacity and Clock Accuracy in Serial Data Streams”,SAE Technical Paper Series Accuracy in Serial Data Streams”,SAE Technical Paper Series 890532, Multiplexing in Automobiles SP-773 March 1989890532, Multiplexing in Automobiles SP-773 March 1989l l为为了了满满足足CANCAN协协议议的的整整个个总总线线速速度度范范围围，，需需要要使使用用晶晶振l l具具有有最最高高振振荡荡准准确确度度要要求求的的芯芯片片，，决决定定了了其其他他节节点点的振荡准确度。

的振荡准确度振荡器容差振荡器容差传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l采样点的选取采样点的选取n n至少应在传播延迟时间后采样至少应在传播延迟时间后采样n n需要在采样点的两边引入附加的同步缓冲需要在采样点的两边引入附加的同步缓冲l l可配置的位时间段可配置的位时间段( (配置成配置成8~258~25个时间份额个时间份额) )位定时位定时传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l ll硬同步硬同步(Hard (Hard SyhchronizationSyhchronization) )l ll重同步重同步(Re-(Re-syhchronizationsyhchronization ) )l ll在数据流中不包含时钟；在数据流中不包含时钟；l ll接收者在接收者在““1”=>“0”1”=>“0”的沿时与发送者同步；的沿时与发送者同步；l ll同步位流，包括在报文起始的同步位流，包括在报文起始的硬同步硬同步硬同步硬同步、在报、在报文传送期间的文传送期间的重同步重同步重同步重同步同步同步传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l l由协议控制器完成通过硬同步或重同步来适配由协议控制器完成通过硬同步或重同步来适配位定时参数。

位定时参数同步示意图同步示意图传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子l lCAN-busCAN-bus技术网站技术网站http://http://http://l lCAN-busCAN-bus技术讨论园地技术讨论园地 lCAN-busCAN-bus服务邮箱服务邮箱can@can@can@can@cantools@cantools@cantools@cantools@cansale@cansale@cansale@cansale@Reference传递价值传递价值 成就你我成就你我http://致远电子致远电子谢谢！谢谢！。