技(jì)術交流

随着(zhe)CAN-bus相關芯片(pian)價格的下(xià)降，内置CAN控(kòng)制器MCU的增(zeng)多，CAN-bus當前已(yǐ)經進入了(le)衆多早期(qī)由于成本(ben)問題無法(fǎ)使用的領(lǐng)域，成爲極(jí)具生命力(lì)的現場總(zǒng)線，今天我(wo)們就來探(tàn)讨如何構(gòu)建專屬自(zì)己的CAN-bus應用(yòng)層協議。

在CAN-bus網絡(luo)上，CAN報文以(yǐ)廣播的形(xing)式發送，CAN報(bao)文不包含(hán)地址信息(xi)，是否處理(lǐ)接收到的(de)CAN報文由接(jiē)收點的軟(ruǎn)件确定。CAN-bus隻(zhī)提供可靠(kào)的報文傳(chuan)輸服務，CAN報(bào)文的使用(yong)由應用者(zhě)定義， 所以CAN網絡(luo)中的節點(diǎn)要相互通(tong)信就必須(xū)制定一個(ge)統一的規(gui)則。CAN應用層(ceng)協議就是(shi)這樣一個(gè)規則。

這個(gè)規則，定義(yì)了CAN報文中(zhōng)幀ID及幀數(shù)據的使用(yong)方式，如将(jiāng)幀ID定義爲(wei)需要處理(lǐ)該幀數據(ju)的CAN節點地(dì)址等。根據(ju)應用場合(hé)的不同，國(guó)際上出現(xiàn)了多種CAN應(yīng)用層協議(yi)，常見的CAN-bus應(ying)用層協議(yì)如下：

接下來，我(wo)們看一下(xià)如何構建(jiàn)CAN-bus應用層協(xié)議

構(gòu)建一個現(xiàn)場總線網(wang)絡，需要解(jie)決的關鍵(jian)技術問題(tí)有：

• 總(zong)線傳輸信(xin)息的速度(dù)、容量、優先(xiān)等級、節點(diǎn)容量等；
• 高電磁(ci)幹擾環境(jìng)下的可靠(kao)數據傳輸(shu)；
• 最大(da)傳輸距離(li)時延時大(dà)小的确定(dìng)；
• 網絡(luò)的容錯技(ji)術；
• 網(wǎng)絡的監控(kong)和故障診(zhen)斷功能。

要解決(jue)以上問題(ti)，需要充分(fèn)考慮現場(chang)總線網絡(luò)所采用的(de)總線類型(xíng)，因爲以上(shang)問題和總(zong)線的性能(néng)特點是密(mi)切相關的(de)，那麽我們(men)就看一下(xia)CAN-bus總線的上(shàng)述特性：

•  CAN-bus網(wang)絡傳輸速(sù)度最高可(kě)達1Mbps,并采用(yong)無損仲裁(cai)，通過報文(wen)标識符指(zhǐ)示報文優(yōu)先級。
•  CAN-bus采用(yòng)差分信号(hao)傳輸，并采(cǎi)用可靠的(de)數據校驗(yan)和錯誤檢(jiǎn)測機制。
• CAN-bus采用幀(zhēn)傳輸，每個(gè)報文允許(xu)傳輸最多(duo)8個字節，幀(zhen)結構有嚴(yán)格規定，能(neng)夠确定最(zui)大傳輸延(yán)時。
•  CAN-bus具有可(ke)靠的錯誤(wu)機制和檢(jiǎn)測機制，發(fā)送的信息(xī)遭到破壞(huai)後可以重(zhong)新發送；節(jie)點在錯誤(wu)嚴重的情(qíng)況下，具有(you)自動退出(chū)總線的功(gong)能。
•  可(ke)以通過制(zhì)定嚴禁的(de)CAN-bus應用層協(xié)議解決網(wǎng)絡監控和(he)診斷。

CAN報文(wen)的分配

包(bāo)含報文标(biao)識符的分(fèn)配和報文(wén)數據的分(fen)配，報文格(ge)式的定義(yì)，實質是将(jiāng)CAN報文的分(fèn)配規則進(jin)行詳細的(de)描述。

報文ID的定(ding)義：

CAN2.0A幀(zhēn)：11位ID

CAN2.0B幀：29位ID

報文數(shù)據的定義(yi)：

每幀報文(wén)最多包含(han)8字節數據(ju)

CAN網絡數據(jù)通信的實(shí)現

在(zai)CAN網絡中，通(tong)過報文的(de)标識符進(jìn)行信息的(de)區分，因此(ci)通過報文(wén)的各種标(biāo)識符分配(pei)來達到建(jian)立信息鏈(lian)接的目的(de)。

                                       命令/響應(yīng)模式通信(xin)

CAN應用(yòng)層協議：面(mian)向節點和(hé)面向報文(wén)的協議

數據通(tōng)信協議基(jī)本上可以(yǐ)劃分爲“面(miàn)向節點的(de)協議”和“面(miàn)向報文的(de)協議”兩種(zhong)類型，如下(xia)圖：

                                                        面(mian)向節點和(he)面向報文(wén)的數據通(tong)信

制(zhì)定一個CAN應(yīng)用層協議(yì)

爲了給讀(du)者演示CAN應(ying)用層協議(yi)的開發和(he)使用方法(fǎ)，下面定義(yi)一個簡單(dan)的CAN應用協(xié)議棧，該協(xié)議棧中隻(zhī)用到CAN标準(zhǔn)幀中的數(shù)據幀，幀ID中(zhōng)的11個位的(de)分配和使(shǐ)用方法如(ru)下表所列(liè)，協議中另(ling)外還定義(yi)了功能參(cān)數長度變(biàn)量FunDataLen的功能(néng)參數數組(zu)FunData,該數組在(zài)需要時可(kě)以爲某些(xie)特定功能(néng)函數提供(gòng)足夠的控(kong)制參數。

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