CAN總線接口模塊工作原理

1．CAN模塊簡介 　　

控制器局域網（CAN）模塊是用于與其他外圍設備或單片機進行通信的模塊，這種接口協議能在較大的噪聲 環境中進行通信，具有良好的擾干擾性能。

CAN模塊是一個通信控制器，執行的是Bosch公司的CAN2.0A/B協議。它能支持CAN1.2、CAN 2.0A、CAN 2.OB 協議的舊版本和CAN2．OB現行版本，此控制器模塊包含完整的CAN系統。

CAN模塊由協議驅動和信息緩沖及控制組成，CAN協議驅動CAN總線上接收和發送信息的所有功能。信息裝載 到某個相應的數據寄存器后再發送，通過讀相應的寄存器可檢查狀態與錯誤信息。在CAN總線上檢測到的任 何信息都要進行錯誤檢查，然后與過濾器進行比較，判斷是否被接收和存儲到兩個接收寄存器之一。

2．CAN模塊支持的幀類型 　　

CAN模塊支持以下幀類型：標準數據幀、擴展數據幀、遠程幀、出錯幀、過載幀和空閑幀。

（1）數據幀。

用于各節點之間傳送數據消息，由7個不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、數據場、CRC場、應答 場和幀結束。數據幀結構如圖1所示。

圖1 數據幀組成 　　

（2）遠程幀。

當CAN網絡上一個節點需要其他節點所擁有的數據信息時，可以通過發送遠程幀來請求另一節點發送。該 遠程幀的標識符標識了所需數據的類型，因此，被送回的數據信息的標識符和遠程幀的標識符完全一致。數 據源節點在接收到遠程幀后，根據遠程幀的標識符判斷所需數據信｀患類型，并在總線空閑時將相應數據送 出。遠程幀由6個位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應答場和幀結束。除了沒有數據場和RTR為 隱性外，遠程幀結構和數據幀完全相同，遠程幀結構如圖2所示。

圖2 遠程幀結構 　　

（3）錯誤幀。

為進行錯誤界定，每個CAN控制器均設有兩個錯誤計數器：發送錯誤計數器（TEC）和接收錯誤計數器 （REC）。CAN總線上的所有節點按其錯誤計數器數值情況可分為3個狀態：錯誤活動狀態、錯誤認可狀態和 總線關閉狀態。節點狀態轉換如圖3所示。

圖3 節點狀態轉換 　　

上電復位后，兩個錯誤計數器的數值都為0，節點處于錯誤活動狀態，可正常參與總線通信，檢測到錯誤時 ，發送活動錯誤標志。當錯誤計數器任一數值超過127時，節點進入錯誤認可狀態。處于錯誤狀態的節點可 參與總線通信，但出錯后，發送認可錯誤標志，并在開始進一步發送數據之前等待一段附加時間（暫停發送 場）。

當發送錯誤計數器和接收計數器均小于或等于127時，節點從錯誤認可狀態再次變為錯誤活動狀態。若發送 錯誤計數器數值超過255后，節點進入總線關閉狀態，既不能向總線發送數據，也不能從總線接收數據。當 軟件執行操作模式請求命令，并等待128次總線釋放（BusˉFree）序列（11位連續隱性位）后，節點從總線 脫離狀態重新回到錯誤活動狀態。

錯誤幀由兩個不同的位場組成，第一個場由來自不同的節點的錯誤標志疊加而成，第二個場為錯誤界定符 ，錯誤幀結構如圖4所示。

圖4 錯誤幀結構 　　

（4）過載幀。

超載幀由超載標志和超載界定符組成。超載標志由6個顯性位組成，其格式與活動錯誤標志相同。超載界 定符由8個隱性位組成，其格式與錯誤界定符相同。導致發送超載幀的兩個條件為： 　　

①一個接收節點內部接收條件未準備好，要求延遲下一個數據幀或遠程幀發送； 　　

②在間歇場（3位）檢測到顯性位。

當超載標志發出后，每個節點監視總線狀態，直至檢測到從顯性至隱性位的跳變，此時，所有的節點均己 完成了超載標志的發送，隨后所有節點開始發送8個隱性位組成的超載界定符，超載幀結構如圖5所示。

關鍵詞： CAN總線接口模塊工作原