STM32 CAN 相关知识

只看该作者 · 2018-6-30 16:29

CAN 是什么？
CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO *1 国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统
被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很
多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN，进行大量数据的高速通信”的需
要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 CAN 通信协议。此后，CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进
行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

只看该作者 · 2018-6-30 16:48

多主控制
在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。
最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA 方式 *1 ）。
多个单元同时开始发送时，发送高优先级 ID 消息的单元可获得发送权。

只看该作者 · 2018-6-30 16:49

消息的发送
在 CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新
消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不
是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消
息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的
单元则立刻停止发送而进行接收工作。

只看该作者 · 2018-6-30 16:50

系统的柔软性
与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬
件及应用层都不需要改变。

只看该作者 · 2018-6-30 16:53

通信速度
根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。
在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元
也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。

只看该作者 · 2018-6-30 16:54

错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能
所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。
检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。
正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送
此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。

只看该作者 · 2018-6-30 17:03

故障封闭
CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部
故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上
隔离出去。

只看该作者 · 2018-6-30 17:03

连接
CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元
数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接
的单元数减少。

只看该作者 · 2018-6-30 17:03

错误状态的种类
单元始终处于 3 种状态之一。
(1) 主动错误状态
主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标志。
(2) 被动错误状态
被动错误状态是易引起错误的状态。
处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。
处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于主动错误状态的单元如果没发现错误，整个总线也被
认为是没有错误的。
处于被动错误状态的单元检测出错误时，输出被动错误标志。
另外，处于被动错误状态的单元在发送结束后不能马上再次开始发送。在开始下次发送前，在间隔帧期间内
必须插入“延迟传送”(8 个位的隐性位)。
(3) 总线关闭态
总线关闭态是不能参加总线上通信的状态。
信息的接收和发送均被禁止。
这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理，根据计数值决定进入何种状态。

只看该作者 · 2018-6-30 17:07

CAN 协议及标准规格
ISO 标准化的 CAN 协议
CAN 协议经 ISO 标准化后有 ISO11898 标准和 ISO11519-2 标准两种。ISO11898 和 ISO11519-2 标准对于数据
链路层的定义相同，但物理层不同。
(1) 关于 ISO11898
ISO11898 是通信速度为 125kbps-1Mbps 的 CAN 高速通信标准。
目前，ISO11898 追加新规约后，成为 ISO11898-1 新标准。
(2) 关于 ISO11519
ISO11519 是通信速度为 125kbps 以下的 CAN 低速通信标准。
ISO11519-2 是 ISO11519-1 追加新规约后的版本。

只看该作者 · 2018-6-30 17:09

帧的种类
通信是通过以下 5 种类型的帧进行的。
• 数据帧
• 遥控帧
• 错误帧
• 过载帧
• 帧间隔
另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符（Identifier: 以下称 ID），
扩展格式有 29 个位的 ID。

只看该作者 · 2018-6-30 17:10

各种帧的用途如表所示

只看该作者 · 2018-6-30 17:12

数据帧的构成

只看该作者 · 2018-6-30 17:13

遥控帧的构成

只看该作者 · 2018-6-30 17:14

错误帧

只看该作者 · 2018-6-30 17:17

过载帧

只看该作者 · 2018-6-30 17:20

帧间隔

只看该作者 · 2018-6-30 17:21

数据帧的构成
(1) 帧起始
表示数据帧开始的段。
(2) 仲裁段
表示该帧优先级的段。
(3) 控制段
表示数据的字节数及保留位的段。
(4) 数据段
数据的内容，可发送 0～8 个字节的数据。
(5) CRC 段
检查帧的传输错误的段。
(6) ACK 段
表示确认正常接收的段。
(7) 帧结束
表示数据帧结束的段。

只看该作者 · 2018-6-30 17:57

数据帧的构成

只看该作者 · 2018-6-30 18:01

数据帧（帧起始）1 个位的显性位