技術交流

随(suí)着CAN-bus相關芯片價(jia)格的下降，内(nèi)置CAN控制器MCU的增多(duō)，CAN-bus當(dāng)前已經進入(ru)了衆多早期(qi)由于成本問(wen)題無法使用(yòng)的領域，成爲(wèi)極具生命力(lì)的現場總線(xiàn)，今天我們就(jiu)來探讨如何(hé)構建專屬自(zì)己的CAN-bus應用層協(xie)議。

在CAN-bus網絡上(shang)，CAN報(bao)文以廣播的(de)形式發送，CAN報文(wén)不包含地址(zhi)信息，是否處(chu)理接收到的(de)CAN報(bào)文由接收點(dian)的軟件确定(dìng)。CAN-bus隻(zhi)提供可靠的(de)報文傳輸服(fu)務，CAN報文的使用(yong)由應用者定(ding)義， 所以(yǐ)CAN網(wang)絡中的節點(dian)要相互通信(xìn)就必須制定(ding)一個統一的(de)規則。CAN應用層協(xié)議就是這樣(yang)一個規則。

這個(gè)規則，定義了(le)CAN報(bào)文中幀ID及幀數(shù)據的使用方(fang)式，如将幀ID定義(yì)爲需要處理(li)該幀數據的(de)CAN節(jiē)點地址等。根(gēn)據應用場合(he)的不同，國際(ji)上出現了多(duō)種CAN應用層協議(yi)，常見的CAN-bus應用層(céng)協議如下：

接下來，我們(men)看一下如何(he)構建CAN-bus應用層(céng)協議

構(gòu)建一個現場(chang)總線網絡，需(xu)要解決的關(guan)鍵技術問題(ti)有：

• 總線(xian)傳輸信息的(de)速度、容量、優(you)先等級、節點(dian)容量等；
• 高電磁幹擾(rao)環境下的可(kě)靠數據傳輸(shū)；
• 最大傳(chuán)輸距離時延(yan)時大小的确(què)定；
• 網絡(luo)的容錯技術(shù)；
• 網絡的(de)監控和故障(zhàng)診斷功能。

要解決以上(shang)問題，需要充(chong)分考慮現場(chǎng)總線網絡所(suǒ)采用的總線(xiàn)類型，因爲以(yǐ)上問題和總(zǒng)線的性能特(tè)點是密切相(xiàng)關的，那麽我(wo)們就看一下(xià)CAN-bus總(zong)線的上述特(tè)性：

•  CAN-bus網絡(luo)傳輸速度最(zui)高可達1Mbps,并采用(yòng)無損仲裁，通(tong)過報文标識(shi)符指示報文(wén)優先級。
•  CAN-bus采用差分信(xìn)号傳輸，并采(cai)用可靠的數(shu)據校驗和錯(cuo)誤檢測機制(zhì)。
• CAN-bus采用幀傳(chuán)輸，每個報文(wen)允許傳輸最(zuì)多8個字節，幀結(jie)構有嚴格規(guī)定，能夠确定(ding)最大傳輸延(yan)時。
•  CAN-bus具有(you)可靠的錯誤(wu)機制和檢測(cè)機制，發送的(de)信息遭到破(po)壞後可以重(zhòng)新發送；節點(diǎn)在錯誤嚴重(zhong)的情況下，具(jù)有自動退出(chu)總線的功能(neng)。
•  可以通過制(zhì)定嚴禁的CAN-bus應用(yòng)層協議解決(jué)網絡監控和(hé)診斷。

CAN報文的分(fen)配

包含報文标(biāo)識符的分配(pei)和報文數據(jù)的分配，報文(wén)格式的定義(yì)，實質是将CAN報文(wen)的分配規則(zé)進行詳細的(de)描述。

報(bao)文ID的定義：

CAN2.0A幀：11位ID

CAN2.0B幀(zhen)：29位(wèi)ID

報文數據(ju)的定義：

每幀報(bào)文最多包含(han)8字(zi)節數據

CAN網絡數(shù)據通信的實(shi)現

在CAN網絡中(zhōng)，通過報文的(de)标識符進行(hang)信息的區分(fèn)，因此通過報(bao)文的各種标(biao)識符分配來(lai)達到建立信(xin)息鏈接的目(mu)的。

                                       命(ming)令/響應模式通(tōng)信

CAN應用(yong)層協議：面向(xiang)節點和面向(xiàng)報文的協議(yì)

數據通(tong)信協議基本(běn)上可以劃分(fèn)爲“面向節點(dian)的協議”和“面(miàn)向報文的協(xié)議”兩種類型(xíng)，如下圖：

                                                        面(miàn)向節點和面(mian)向報文的數(shù)據通信

制定一個CAN應(yīng)用層協議

爲了(le)給讀者演示(shì)CAN應(yīng)用層協議的(de)開發和使用(yong)方法，下面定(ding)義一個簡單(dan)的CAN應用協議棧(zhan)，該協議棧中(zhong)隻用到CAN标準幀(zhēn)中的數據幀(zhen)，幀ID中的11個位的分(fen)配和使用方(fang)法如下表所(suo)列，協議中另(lìng)外還定義了(le)功能參數長(zhǎng)度變量FunDataLen的功能(neng)參數數組FunData,該數(shù)組在需要時(shí)可以爲某些(xie)特定功能函(han)數提供足夠(gou)的控制參數(shù)。

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