通信与接口协议面试八、CAN通信

CAN(ControllerAreaNetwork)。异步半双工。汽车的电气部分就采用CAN 总线实现通信。

**低速CAN【IS011519-2 标准】**通信速率为10~125kbpS,总线长度可达1000米,结构开环总线

高速CAN 【ISO11898标准】:通信速率为125Kbps~1Mbps,总线长度≤40米,结构闭环总线(也称为经典CAN)(闭环有终端电阻)

1.原理

每个部分的多个器件都挂载在CAN 总线上(---个CAN 总线上的所有器件通讯速率必须相同),各个部分再汇集到网关,由网关分配实现各个不同速率的部分之间通讯。

CAN的组成一般有两种方式:

1:CPU与CAN控制器集成到一起、再外接CAN收发器;

2:另一种是CPU与CAN 控制器分开的,使用的时候需要配置CAN接口电路。

STM32将CAN接口集成在芯片内,使用的时候再外接CAN收发器。

CAN 收发器是用于TTL 电平与差分电压信号相互转换的,TTL 电平即单片机引脚直接提供的电平

2.逻辑电平

逻辑0代表低电平,逻辑1代表高电平

CAN_High- CAN_LoW< 0.5V 时候为隐性的,逻辑信号表现为"逻辑1,即高电平。

CAN_High- CAN_Low>0.9V 时候为显性的,逻辑信号表现为"逻辑0",即低电平。

没有数据发送或者发送数据0时,两条线的电平一样都为2.5V。

3.通信过程

CAN 控制器将 CPU传来的信号转换为逻辑电平(即逻辑0-显性电平或者逻辑1-隐性电平)。CAN收发器再把逻辑电平转换为差分电平输出到CAN总线上。

在总线空闲状态下,任意节点都可以向总线上发送信息。最先向总线发送信息的节点获得总线的发送权;当多个节点同时向总线发送消息时,优先权高的那个节点获得总线的发送权。

这个数据里不仅有数据,还有本身的 ID 信息或者其他的控制指令,应称为数据包(数据帧)。数据帧是以一个显性位(逻辑 0)开始,以7 个连续的隐性位(逻辑 1)结束。分为仲裁段、控制段、数据段、CRC段和ACK段。

4.位同步时序

由于CAN没有时钟信号线,采用位同步时序。CAN 通讯协议的每一个数据帧可以看作一连串的电平信号,每一个电平信号代表一位(一个字节8位的位),所以一帧中包含了很多个位,由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一位又分为4段,同步段(SS)、传播时间段(PTS)、相位缓冲段1(PBS1)、相位缓冲段2 (PBS2)。

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