技術交流

随着CAN-bus相關芯片(pian)價格的下降，内置(zhi)CAN控制器(qì)MCU的增多(duō)，CAN-bus當前已(yǐ)經進入了衆多早(zǎo)期由于成本問題(ti)無法使用的領域(yù)，成爲極具生命力(li)的現場總線，今天(tiān)我們就來探讨如(rú)何構建專屬自己(jǐ)的CAN-bus應用(yòng)層協議。

在CAN-bus網絡上，CAN報文以廣播的形(xing)式發送，CAN報文不包含地址(zhi)信息，是否處理接(jiē)收到的CAN報文由接收點的(de)軟件确定。CAN-bus隻提供可靠的(de)報文傳輸服務，CAN報文的使(shi)用由應用者定義(yi)， 所以CAN網絡中的節點(dian)要相互通信就必(bi)須制定一個統一(yī)的規則。CAN應用層協議就是(shì)這樣一個規則。

這個規則(ze)，定義了CAN報文中幀ID及幀數據的使(shǐ)用方式，如将幀ID定義爲需(xu)要處理該幀數據(ju)的CAN節點(dian)地址等。根據應用(yong)場合的不同，國際(ji)上出現了多種CAN應用層協(xie)議，常見的CAN-bus應用層協議如(rú)下：

接下來，我們看一(yī)下如何構建CAN-bus應用(yong)層協議

構建(jiàn)一個現場總線網(wang)絡，需要解決的關(guān)鍵技術問題有：

• 總線傳輸信息(xi)的速度、容量、優先(xiān)等級、節點容量等(děng)；
• 高電磁幹擾(rao)環境下的可靠數(shù)據傳輸；
• 最大(da)傳輸距離時延時(shi)大小的确定；
• 網絡的容錯技術(shù)；
• 網絡的監控(kong)和故障診斷功能(néng)。

要(yao)解決以上問題，需(xu)要充分考慮現場(chang)總線網絡所采用(yong)的總線類型，因爲(wei)以上問題和總線(xiàn)的性能特點是密(mì)切相關的，那麽我(wo)們就看一下CAN-bus總線的上述(shù)特性：

•  CAN-bus網絡傳輸速度最(zui)高可達1Mbps,并采用無損仲裁(cai)，通過報文标識符(fu)指示報文優先級(ji)。
•  CAN-bus采用(yong)差分信号傳輸，并(bing)采用可靠的數據(jù)校驗和錯誤檢測(ce)機制。
• CAN-bus采用幀傳輸，每(mei)個報文允許傳輸(shu)最多8個(gè)字節，幀結構有嚴(yán)格規定，能夠确定(ding)最大傳輸延時。
•  CAN-bus具有可(ke)靠的錯誤機制和(he)檢測機制，發送的(de)信息遭到破壞後(hou)可以重新發送；節(jiē)點在錯誤嚴重的(de)情況下，具有自動(dong)退出總線的功能(neng)。
•  可以通過(guò)制定嚴禁的CAN-bus應用層協議(yì)解決網絡監控和(hé)診斷。

CAN報(bào)文的分配

包含報文标識(shi)符的分配和報文(wén)數據的分配，報文(wén)格式的定義，實質(zhi)是将CAN報(bao)文的分配規則進(jin)行詳細的描述。

報文ID的定義：

CAN2.0A幀：11位ID

CAN2.0B幀：29位ID

報文數據(ju)的定義：

每幀報文最多包(bāo)含8字節(jiē)數據

CAN網(wang)絡數據通信的實(shí)現

在CAN網絡(luò)中，通過報文的标(biao)識符進行信息的(de)區分，因此通過報(bào)文的各種标識符(fu)分配來達到建立(li)信息鏈接的目的(de)。

                                       命令/響應模式通信

CAN應用層協議：面(miàn)向節點和面向報(bao)文的協議

數(shù)據通信協議基本(běn)上可以劃分爲“面(miàn)向節點的協議”和(he)“面向報文的協議(yi)”兩種類型，如下圖(tú)：

                                                        面(mian)向節點和面向報(bao)文的數據通信

制定一個CAN應用(yòng)層協議

爲了給讀者演示(shì)CAN應用層(céng)協議的開發和使(shǐ)用方法，下面定義(yì)一個簡單的CAN應用協議棧(zhàn)，該協議棧中隻用(yòng)到CAN标準(zhǔn)幀中的數據幀，幀(zhen)ID中的11個位的分(fèn)配和使用方法如(ru)下表所列，協議中(zhōng)另外還定義了功(gōng)能參數長度變量(liàng)FunDataLen的功能(neng)參數數組FunData,該數組在需要(yào)時可以爲某些特(te)定功能函數提供(gong)足夠的控制參數(shu)。

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