技(ji)術交流(liú)

随(sui)着CAN-bus相(xiàng)關芯片(pian)價格的(de)下降，内(nei)置CAN控(kòng)制器MCU的增多(duō)，CAN-bus當前(qián)已經進(jin)入了衆(zhong)多早期(qī)由于成(chéng)本問題(tí)無法使(shǐ)用的領(lǐng)域，成爲(wei)極具生(shēng)命力的(de)現場總(zǒng)線，今天(tian)我們就(jiù)來探讨(tao)如何構(gou)建專屬(shu)自己的(de)CAN-bus應用(yòng)層協議(yì)。

在CAN-bus網(wǎng)絡上，CAN報文以(yi)廣播的(de)形式發(fā)送，CAN報(bao)文不包(bāo)含地址(zhi)信息，是(shì)否處理(lǐ)接收到(dào)的CAN報(bao)文由接(jiē)收點的(de)軟件确(què)定。CAN-bus隻(zhi)提供可(kě)靠的報(bao)文傳輸(shu)服務，CAN報文的(de)使用由(you)應用者(zhe)定義， 所以(yǐ)CAN網絡(luò)中的節(jie)點要相(xiang)互通信(xin)就必須(xu)制定一(yī)個統一(yī)的規則(ze)。CAN應用(yong)層協議(yi)就是這(zhe)樣一個(ge)規則。

這個規(guī)則，定義(yi)了CAN報(bào)文中幀(zhen)ID及幀(zhēn)數據的(de)使用方(fang)式，如将(jiang)幀ID定(ding)義爲需(xu)要處理(lǐ)該幀數(shu)據的CAN節點地(dì)址等。根(gēn)據應用(yong)場合的(de)不同，國(guó)際上出(chū)現了多(duo)種CAN應(yīng)用層協(xié)議，常見(jiàn)的CAN-bus應(yīng)用層協(xié)議如下(xia)：

接下來(lái)，我們看(kàn)一下如(ru)何構建(jiàn)CAN-bus應用層(céng)協議

構建(jiàn)一個現(xian)場總線(xiàn)網絡，需(xū)要解決(jué)的關鍵(jian)技術問(wèn)題有：

• 總線(xian)傳輸信(xin)息的速(sù)度、容量(liàng)、優先等(děng)級、節點(dian)容量等(děng)；
• 高(gāo)電磁幹(gàn)擾環境(jing)下的可(kě)靠數據(ju)傳輸；
• 最大(dà)傳輸距(ju)離時延(yán)時大小(xiao)的确定(ding)；
• 網(wang)絡的容(róng)錯技術(shu)；
• 網(wǎng)絡的監(jian)控和故(gù)障診斷(duan)功能。

要(yao)解決以(yǐ)上問題(ti)，需要充(chong)分考慮(lü)現場總(zǒng)線網絡(luo)所采用(yòng)的總線(xiàn)類型，因(yīn)爲以上(shang)問題和(hé)總線的(de)性能特(tè)點是密(mi)切相關(guan)的，那麽(me)我們就(jiu)看一下(xia)CAN-bus總線(xian)的上述(shu)特性：

•  CAN-bus網(wǎng)絡傳輸(shu)速度最(zui)高可達(da)1Mbps,并采(cǎi)用無損(sun)仲裁，通(tong)過報文(wén)标識符(fu)指示報(bào)文優先(xiān)級。
•  CAN-bus采用(yong)差分信(xìn)号傳輸(shū)，并采用(yòng)可靠的(de)數據校(xiào)驗和錯(cuò)誤檢測(cè)機制。
• CAN-bus采(cǎi)用幀傳(chuan)輸，每個(gè)報文允(yǔn)許傳輸(shu)最多8個字節(jiē)，幀結構(gou)有嚴格(gé)規定，能(neng)夠确定(ding)最大傳(chuán)輸延時(shi)。
•  CAN-bus具有可(kě)靠的錯(cuo)誤機制(zhi)和檢測(ce)機制，發(fā)送的信(xìn)息遭到(dào)破壞後(hou)可以重(zhong)新發送(sòng)；節點在(zài)錯誤嚴(yán)重的情(qing)況下，具(jù)有自動(dòng)退出總(zong)線的功(gong)能。
•  可(ke)以通過(guò)制定嚴(yán)禁的CAN-bus應用層(céng)協議解(jiě)決網絡(luo)監控和(hé)診斷。

CAN報文的(de)分配

包含報(bào)文标識(shí)符的分(fen)配和報(bào)文數據(jù)的分配(pèi)，報文格(ge)式的定(dìng)義，實質(zhi)是将CAN報文的(de)分配規(gui)則進行(háng)詳細的(de)描述。

報文(wen)ID的定義(yì)：

CAN2.0A幀：11位(wèi)ID

CAN2.0B幀(zhēn)：29位ID

報(bào)文數據(jù)的定義(yì)：

每幀(zhen)報文最(zui)多包含(hán)8字節(jiē)數據

CAN網絡數(shù)據通信(xin)的實現(xiàn)

在CAN網(wang)絡中，通(tōng)過報文(wen)的标識(shí)符進行(háng)信息的(de)區分，因(yīn)此通過(guo)報文的(de)各種标(biāo)識符分(fen)配來達(dá)到建立(li)信息鏈(lian)接的目(mù)的。

                                       命令/響應模(mo)式通信(xìn)

CAN應(ying)用層協(xie)議：面向(xiàng)節點和(he)面向報(bao)文的協(xié)議

數據通(tong)信協議(yi)基本上(shàng)可以劃(hua)分爲“面(mian)向節點(dian)的協議(yì)”和“面向(xiàng)報文的(de)協議”兩(liǎng)種類型(xíng)，如下圖(tu)：

                                                        面向節(jiē)點和面(miàn)向報文(wen)的數據(jù)通信

制定(ding)一個CAN應(ying)用層協(xie)議

爲(wèi)了給讀(dú)者演示(shi)CAN應用(yòng)層協議(yì)的開發(fā)和使用(yong)方法，下(xià)面定義(yì)一個簡(jian)單的CAN應用協(xie)議棧，該(gāi)協議棧(zhàn)中隻用(yòng)到CAN标(biāo)準幀中(zhong)的數據(jù)幀，幀ID中的11個位的(de)分配和(hé)使用方(fāng)法如下(xia)表所列(lie)，協議中(zhong)另外還(hái)定義了(le)功能參(cān)數長度(du)變量FunDataLen的功能(neng)參數數(shu)組FunData,該(gāi)數組在(zài)需要時(shi)可以爲(wei)某些特(te)定功能(néng)函數提(tí)供足夠(gòu)的控制(zhi)參數。

今天(tiān)的交流(liú)先到這(zhe)裏，如想(xiǎng)了解更(gèng)多，可關(guan)注緻遠(yuǎn)電子官(guan)網微信(xin)，或參考(kǎo)緻遠電(dian)子CANOpen國(guó)際現場(chang)總線教(jiāo)學科研(yan)平台，幫(bāng)您了解(jiě)更多CAN-bus應用層(ceng)協議構(gou)建知識(shi)。