通信协议原理及应用&CAN基础知识 通信协议原理及应用 通信分类 数据传输方式 串行通信并行通信接收端&发送端时钟频率的异同 同步通信异步通信通信双方的分工和信号传输方向 单工通信半双工通信全双工通信同步串行通信 IIC、SPI、USARTUART、USART串行通信传输速率 比特率：每秒传送的二进制位数，bps波特率：每秒调制信号变化的次数，Baud比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数串口通信 端口与串口时钟使能端口初始化（模式等）串口初始化（波特率字长等）→串口使能当用到中断函数时 NVIC初始化（设置通道优先级等）→开启中断 （用到中断函数时，提前在主函数里设置中断向量分组）VECTOR官方CAN教程 介绍 过去机动车中的点对点联网 对于每个信号，都有一根专用线 后果 线束的尺寸和重量都越来越大，不能弯曲连接器问题加上原材料成本网络扩展复杂现在机动车中的总线联网 几乎“任何”可以通信的信号可以通过总线传输 优势 线束易于管理和轻便可以诊断错误网络扩展很容易建立CAN总线和电子控制单元结构 微控制器 与其他节点应用层数据的交互CAN控制器 完成传输消息，检查收到的消息，控制总线访问和位定时CAN收发器 传输：将位转换为电压接收：对电压水平进行采样和Addressing 寻址方式 点对点广播寻址总线访问机制 非破坏性仲裁机制 根据报文优先级决定 线与机制仲裁逻辑CAN报文结构 类型 标准数据帧远程帧扩展帧扩展远程帧数据保护机制 提供检测剩余位错误的方法错误检测机制错误信号错误更正CAN总线基本概述 CAN总线基本概念 中短距离有线传输的串行网络化通信协议ECU 主控芯片传感器外围电路 平等抢占总线信息优先级机制非破坏性的仲裁机制接收方信息过滤机制 一对一一对多多对多优点 平等有序高效灵活高速强壮廉价CAN总线协议 CAN协议上 CAN控制器与收发器 逻辑0称作显性电平逻辑1称作隐性电平线与 所有CAN节点控制器输出的逻辑值与总线上合成逻辑值得运算关系信号位 电平的最小维持宽度就是一个信号位的宽度在同一条CAN总线上接入的所有节点都必须保持同样的速率，并且在接入总线时需要进行位同步以保证每个节点发出、接收的信号是对齐的编码方式 NRZ编码 CAN的NRZ编码是一种以基于电平的将信号位转换为数据位的编码 基本对应关系 隐性位——1显性位——0电平跳变少，抗干扰能力强，但相对难以同步，且在数据出现连续1的时候和总线状态要求矛盾 解决方式 CAN的位填充曼彻斯特编码监听与回读 监听： CAN总线上的节点的CAN控制器会以信号位时间为周期，监听总线值，以判定总线当前所处的状态。只有判定总线目前处于空闲状态时，有信息需要发送的节点才会抢占总线。回读：发送信息的节点在发送信号的同时仍然会继续读取总线值，以判断当前总线值和自己发送的值是否一致。总线仲裁 如果发出0却回读到1，则一定有总线错误回读覆盖了整个帧周期，而仲裁只发生在帧的仲裁阶段CAN的帧类型 数据帧：用于节点间传输数据的帧。 标准帧扩展帧远程帧：用于节点向其他节点请求发送数据帧的帧。 标准数据帧的远程帧扩展数据帧的远程帧错误帧：任何节点检测到总线错误就发出错误帧，尝试影响总线上其他节点状态。过载帧：特殊情况时数据帧或远程帧与前一帧通过过载帧连接，而没有帧间。CAN网络应用CAN控制器软件设计CAN基础知识学习P1~P12&P13~P43 概述 CAN的特性 采用双线差分信号协议本身对节点的数量没有限制，总线上节点的数量可以动态改变广播发送报文，报文可以被所有节点同时接收多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID确定每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的根据需要可进行相关性报文过滤保证系统数据一致性使用双绞线作为总线介质，传输速率可达1Mbps，总线长度<=40米采用NRZ和位填充的位编码方式总线访问——非破坏性仲裁的载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CACAN总线标准 OSI参考模型 底层标准化高层协议数据链路层 通信机制 报文发送 节点发送报文时要检测总线状态“线与”机制 通过ID进行仲裁显性位能够覆盖隐性位→ID值越小，报文优先级越高非破坏性仲裁 退出仲裁后进入“只听”状态等待总线再次空闲时进行报文重发报文接收过滤 通过滤波器，节点可以对接收的报文进行过滤NRZ（非归零）编码位填充 传输效率降低数据帧 标准帧扩展帧帧起始 标识一个数据帧的开始，用于同步一个显性位只有在总线空闲期间节点才能够发送SOFID 唯一确定一条报文标准帧→11位；扩展帧→29位RTR位 用于区分数据帧和远程帧IDE位 用于区分标准帧和扩展帧SRR位 表明在该位代替了标准帧中的RTRr0、r1位 两个保留位当前置0DLC 包含4位，表示数据场包含数据的字节数数据场 具有0~8个字节长度，由DLC确定包含CAN数据帧发送的内容CRC 用于进行CRC校验CRC界定符 界定CRC序列固定格式，一个隐性位CRC界定符之前进行位填充ACK 确定报文被至少一个节点正确接收EOF 表示数据帧结束固定格式，7个连续的隐性位ITM 固定格式ITM之后进入总线空闲状态，此时节点可以发送报文
