技(ji)術交流

随着(zhe)CAN-bus相關芯片(piàn)價格的下(xia)降，内置CAN控(kòng)制器MCU的增(zēng)多，CAN-bus當前已(yi)經進入了(le)衆多早期(qī)由于成本(ben)問題無法(fa)使用的領(lǐng)域，成爲極(jí)具生命力(li)的現場總(zong)線，今天我(wo)們就來探(tan)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(yi)廣播的形(xing)式發送，CAN報(bào)文不包含(hán)地址信息(xi)，是否處理(li)接收到的(de)CAN報文由接(jie)收點的軟(ruan)件确定。CAN-bus隻(zhī)提供可靠(kao)的報文傳(chuán)輸服務，CAN報(bao)文的使用(yòng)由應用者(zhe)定義， 所以CAN網絡(luo)中的節點(diǎn)要相互通(tōng)信就必須(xu)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(ge)規則。

這個(ge)規則，定義(yi)了CAN報文中(zhong)幀ID及幀數(shu)據的使用(yong)方式，如将(jiāng)幀ID定義爲(wèi)需要處理(lǐ)該幀數據(jù)的CAN節點地(di)址等。根據(jù)應用場合(hé)的不同，國(guó)際上出現(xian)了多種CAN應(ying)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(gou)建一個現(xiàn)場總線網(wang)絡，需要解(jiě)決的關鍵(jiàn)技術問題(tí)有：

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

要解決(jué)以上問題(tí)，需要充分(fen)考慮現場(chǎng)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(xià)CAN-bus總線的上(shang)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(cái)，通過報文(wén)标識符指(zhi)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(yàn)和錯誤檢(jian)測機制。
• CAN-bus采用幀(zhen)傳輸，每個(ge)報文允許(xu)傳輸最多(duō)8個字節，幀(zhēn)結構有嚴(yán)格規定，能(neng)夠确定最(zuì)大傳輸延(yan)時。
•  CAN-bus具有可(kě)靠的錯誤(wu)機制和檢(jian)測機制，發(fā)送的信息(xi)遭到破壞(huai)後可以重(zhòng)新發送；節(jiē)點在錯誤(wu)嚴重的情(qíng)況下，具有(yǒu)自動退出(chū)總線的功(gōng)能。
•  可(ke)以通過制(zhi)定嚴禁的(de)CAN-bus應用層協(xie)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(fen)配和報文(wen)數據的分(fen)配，報文格(ge)式的定義(yi)，實質是将(jiang)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(wen)最多包含(hán)8字節數據(ju)

CAN網絡數據(ju)通信的實(shi)現

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

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

CAN應用(yong)層協議：面(miàn)向節點和(he)面向報文(wen)的協議

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

                                                        面(miàn)向節點和(he)面向報文(wen)的數據通(tōng)信

制(zhì)定一個CAN應(yīng)用層協議(yi)

爲了給讀(du)者演示CAN應(yīng)用層協議(yì)的開發和(hé)使用方法(fa)，下面定義(yi)一個簡單(dān)的CAN應用協(xié)議棧，該協(xié)議棧中隻(zhi)用到CAN标準(zhun)幀中的數(shù)據幀，幀ID中(zhong)的11個位的(de)分配和使(shi)用方法如(rú)下表所列(liè)，協議中另(lìng)外還定義(yì)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(neng)函數提供(gòng)足夠的控(kong)制參數。

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