構建CAN-bus應用層協(xié)議你需要了解這些內(nèi)容
2017-5-8 9:44:07??????點擊：
定義
CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN，進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡的標準協(xié)議。
原理
CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡。是應用在現(xiàn)場、在微機化測量設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通訊系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。 CAN協(xié)議建立在ISO/OSI模型之上，其模型結構有三層。協(xié)議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。
CAN-BUS即CAN總線技術，全稱為“控制器局域網(wǎng)總線技術（ControllerAreaNetwork-BUS）”。ＣＡＮ總線的通訊介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維。通訊距離與波持率有關，最大通訊距離可達１０ｋｍ，最大通訊波持率可達１Ｍｄｐｓ。ＣＡＮ總線仲裁采用１１位標識和非破壞性位仲裁總線結構機制，可以確定數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級，保證在網(wǎng)絡節(jié)點沖突時最高優(yōu)先級節(jié)點不需要沖突等待。ＣＡＮ總線采用了多主競爭式總線結構，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。ＣＡＮ總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。ＣＡＮ總線協(xié)議已被國際標準化組織認證，技術比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。
應用
廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面。現(xiàn)場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術支持。
規(guī)則
在CAN-bus網(wǎng)絡上，CAN報文以廣播的形式發(fā)送，CAN報文不包含地址信息，是否處理接收到的CAN報文由接收點的軟件確定。CAN-bus只提供可靠的報文傳輸服務，CAN報文的使用由應用者定義， 所以CAN網(wǎng)絡中的節(jié)點要相互通信就必須制定一個統(tǒng)一的規(guī)則。CAN應用層協(xié)議就是這樣一個規(guī)則。
這個規(guī)則，定義了CAN報文中幀ID及幀數(shù)據(jù)的使用方式，如將幀ID定義為需要處理該幀數(shù)據(jù)的CAN節(jié)點地址等。根據(jù)應用場合的不同，國際上出現(xiàn)了多種CAN應用層協(xié)議，常見的CAN-bus應用層協(xié)議如下：
關鍵技術問題
總線傳輸信息的速度、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點容量等;
高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸;
最大傳輸距離時延時大小的確定;
網(wǎng)絡的容錯技術;
網(wǎng)絡的監(jiān)控和故障診斷功能。
CAN-bus總線特性
CAN-bus網(wǎng)絡傳輸速度最高可達1Mbps,并采用無損仲裁，通過報文標識符指示報文優(yōu)先級;
CAN-bus采用差分信號傳輸，并采用可靠的數(shù)據(jù)校驗和錯誤檢測機制;
CAN-bus采用幀傳輸，每個報文允許傳輸最多8個字節(jié)，幀結構有嚴格規(guī)定，能夠確定最大傳輸延時;
CAN-bus具有可靠的錯誤機制和檢測機制，發(fā)送的信息遭到破壞后可以重新發(fā)送;節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動退出總線的功能;
可以通過制定嚴禁的CAN-bus應用層協(xié)議解決網(wǎng)絡監(jiān)控和診斷。
測試工具
CAN總線多用于工控和汽車領域，在CAN總線的開發(fā)測試階段，需要對其拓撲結構，節(jié)點功能，網(wǎng)路整合等進行開發(fā)測試，需要虛擬、半虛擬、全實物仿真測試平臺，并且必須測試各節(jié)點是否符合ISO11898中規(guī)定的錯誤響應機制等，所以CAN總線的開發(fā)需要專業(yè)的開發(fā)測試工具，并且在生產(chǎn)階段也需要一批簡單易用的生產(chǎn)線測試工具。CAN總線開發(fā)測試工具的主要供應商有ZLG、Passion IXXAT、IHR、Vector、Intrepidcs、Passion Warwick、LAIKE等。常用的開發(fā)測試工具如CANScope、CANalyst-II、Passiontech DiagRA、canAnalyser、X-Analyser、AutoCAN、CANspider，LAIKE CANTest等。
CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN，進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡的標準協(xié)議。
原理
CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡。是應用在現(xiàn)場、在微機化測量設備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通訊系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。 CAN協(xié)議建立在ISO/OSI模型之上，其模型結構有三層。協(xié)議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。
CAN-BUS即CAN總線技術，全稱為“控制器局域網(wǎng)總線技術（ControllerAreaNetwork-BUS）”。ＣＡＮ總線的通訊介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維。通訊距離與波持率有關，最大通訊距離可達１０ｋｍ，最大通訊波持率可達１Ｍｄｐｓ。ＣＡＮ總線仲裁采用１１位標識和非破壞性位仲裁總線結構機制，可以確定數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先級，保證在網(wǎng)絡節(jié)點沖突時最高優(yōu)先級節(jié)點不需要沖突等待。ＣＡＮ總線采用了多主競爭式總線結構，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。ＣＡＮ總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。ＣＡＮ總線協(xié)議已被國際標準化組織認證，技術比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。
應用
廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面。現(xiàn)場總線是當今自動化領域技術發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術支持。
規(guī)則
在CAN-bus網(wǎng)絡上，CAN報文以廣播的形式發(fā)送，CAN報文不包含地址信息，是否處理接收到的CAN報文由接收點的軟件確定。CAN-bus只提供可靠的報文傳輸服務，CAN報文的使用由應用者定義， 所以CAN網(wǎng)絡中的節(jié)點要相互通信就必須制定一個統(tǒng)一的規(guī)則。CAN應用層協(xié)議就是這樣一個規(guī)則。
這個規(guī)則，定義了CAN報文中幀ID及幀數(shù)據(jù)的使用方式，如將幀ID定義為需要處理該幀數(shù)據(jù)的CAN節(jié)點地址等。根據(jù)應用場合的不同，國際上出現(xiàn)了多種CAN應用層協(xié)議，常見的CAN-bus應用層協(xié)議如下：
關鍵技術問題
總線傳輸信息的速度、容量、優(yōu)先等級、節(jié)點容量等;
高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸;
最大傳輸距離時延時大小的確定;
網(wǎng)絡的容錯技術;
網(wǎng)絡的監(jiān)控和故障診斷功能。
CAN-bus總線特性
CAN-bus網(wǎng)絡傳輸速度最高可達1Mbps,并采用無損仲裁，通過報文標識符指示報文優(yōu)先級;
CAN-bus采用差分信號傳輸，并采用可靠的數(shù)據(jù)校驗和錯誤檢測機制;
CAN-bus采用幀傳輸，每個報文允許傳輸最多8個字節(jié)，幀結構有嚴格規(guī)定，能夠確定最大傳輸延時;
CAN-bus具有可靠的錯誤機制和檢測機制，發(fā)送的信息遭到破壞后可以重新發(fā)送;節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動退出總線的功能;
可以通過制定嚴禁的CAN-bus應用層協(xié)議解決網(wǎng)絡監(jiān)控和診斷。
測試工具
CAN總線多用于工控和汽車領域，在CAN總線的開發(fā)測試階段，需要對其拓撲結構，節(jié)點功能，網(wǎng)路整合等進行開發(fā)測試，需要虛擬、半虛擬、全實物仿真測試平臺，并且必須測試各節(jié)點是否符合ISO11898中規(guī)定的錯誤響應機制等，所以CAN總線的開發(fā)需要專業(yè)的開發(fā)測試工具，并且在生產(chǎn)階段也需要一批簡單易用的生產(chǎn)線測試工具。CAN總線開發(fā)測試工具的主要供應商有ZLG、Passion IXXAT、IHR、Vector、Intrepidcs、Passion Warwick、LAIKE等。常用的開發(fā)測試工具如CANScope、CANalyst-II、Passiontech DiagRA、canAnalyser、X-Analyser、AutoCAN、CANspider，LAIKE CANTest等。
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