技術交流

随(suí)着CAN-bus相關芯片價(jià)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(rù)了衆多早期(qi)由于成本問(wen)題無法使用(yòng)的領域，成爲(wei)極具生命力(lì)的現場總線(xiàn)，今天我們就(jiu)來探讨如何(he)構建專屬自(zì)己的CAN-bus應用層協(xié)議。

在CAN-bus網絡上(shàng)，CAN報(bào)文以廣播的(de)形式發送，CAN報文(wén)不包含地址(zhǐ)信息，是否處(chu)理接收到的(de)CAN報(bao)文由接收點(diǎn)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(dìng)義， 所以(yǐ)CAN網(wang)絡中的節點(diǎn)要相互通信(xin)就必須制定(dìng)一個統一的(de)規則。CAN應用層協(xie)議就是這樣(yang)一個規則。

這個(ge)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(yi)爲需要處理(lǐ)該幀數據的(de)CAN節(jie)點地址等。根(gen)據應用場合(he)的不同，國際(ji)上出現了多(duo)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(hé)構建CAN-bus應用層(céng)協議

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

• 總線(xiàn)傳輸信息的(de)速度、容量、優(you)先等級、節點(diǎn)容量等；
• 高電磁幹擾(rao)環境下的可(ke)靠數據傳輸(shu)；
• 最大傳(chuan)輸距離時延(yán)時大小的确(que)定；
• 網絡(luò)的容錯技術(shù)；
• 網絡的(de)監控和故障(zhang)診斷功能。

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

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

CAN報文的分(fèn)配

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

報(bào)文ID的定義：

CAN2.0A幀：11位ID

CAN2.0B幀(zhēn)：29位(wèi)ID

報文數據(jù)的定義：

每幀報(bào)文最多包含(han)8字(zi)節數據

CAN網絡數(shu)據通信的實(shí)現

在CAN網絡中(zhōng)，通過報文的(de)标識符進行(háng)信息的區分(fen)，因此通過報(bao)文的各種标(biāo)識符分配來(lái)達到建立信(xìn)息鏈接的目(mù)的。

                                       命(mìng)令/響應模式通(tong)信

CAN應用(yòng)層協議：面向(xiàng)節點和面向(xiàng)報文的協議(yi)

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

                                                        面(miàn)向節點和面(miàn)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(shi)CAN應(yīng)用層協議的(de)開發和使用(yòng)方法，下面定(ding)義一個簡單(dan)的CAN應用協議棧(zhàn)，該協議棧中(zhong)隻用到CAN标準幀(zhēn)中的數據幀(zhēn)，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(néng)參數數組FunData,該數(shu)組在需要時(shi)可以爲某些(xie)特定功能函(hán)數提供足夠(gòu)的控制參數(shù)。

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