6 第四课 24CAN报文的帧结构

发布者:admin 发布时间:2019-10-29 08:03 浏览次数:

  6 第四课 2.4CAN报文的帧结构_工学_高等教育_教育专区。现场总线CAN报文的帧结构 现场总线CAN报文的帧格式 CAN 2.0A通信协议规定了四种不同格式的帧: 数据帧--用于传送数据 数据帧--用于传送数据 -- 远程帧--用于请求数据 远程帧--用于请求数据 -- 超载帧--用于扩展帧序列的延迟时间 超载帧--用于扩展帧序列的延迟时间 -- 错误帧--当局部检测出错条件后产生一个全局信号出错帧 错误帧--当局部检测出错条件后产生一个全局信号出错帧 -- 现场总线个不同的位场组成,即帧起始标志位、仲裁场、 它由 个不同的位场组成,即帧起始标志位、仲裁场、控制 个不同的位场组成 检验场、 应答场和帧结束标志位。 场、数据场 、CRC检验场、ACK应答场和帧结束标志位。 检验场 应答场和帧结束标志位 数据场长度可为0,下图为CAN2.0A数据帧的组成: 帧间空间 数据帧 帧间空间 超载帧 仲裁场 帧起始 控制场 数据场 CRC场 帧结束 ACK场 现场总线技术 标准格式 CAN2.0B存在两种不同的帧格式。 具有11位标识符的帧称为标准帧 具有11位标识符的帧称为标准帧 11 具有29位标识符的帧称为扩展帧 具有29位标识符的帧称为扩展帧 29 标准格式 仲裁场 控制场 数据场 11位标识符 DLC SOF 现场总线 扩展格式 标准格式 仲裁场 控制场 数据场 DLC 11位标识符 18位标识符 SOF SRR IDE RTR R1 R0 (1)SOF(帧起始标志位)标志着数据帧和远程帧的起始。 SOF(帧起始标志位)标志着数据帧和远程帧的起始。 它以一个比特的显性位“0”(逻辑 ,非电平)出现,只 “ ” 逻辑0,非电平) 有在总线处于空闲状态时,才允许发送,这个状态结束总 线空闲状态,表明有某个节点设备开始发送消息。 并且所有站都必须同步于首先开始发送的那个站的帧起始前沿。 现场总线技术 仲裁场的组成 帧间空间 帧起始 仲裁场 控制场 标识符 RTR位 (2)仲裁场(Arbitration Field)由标识符(Identifier)和 远程发送请求位(RTR)标志组成。 数据帧 RTR=0; 远程帧 = ; 远程帧RTR =1; ; CAN2.0A中,标识符的长度为11位,这些位从高位到低位 的顺序发送,最低位ID.0,最高 位不能全为隐位 最高7位不能全为隐位 最高 位不能全为隐位。 现场总线B 标 格 准 式 仲 场 裁 控 场 制 数 场 据 D LC 标 格 准 式 仲 场 裁 控 场 制 数 场 据 11位 识 标 符 18位 识 标 符 11位 识 标 符 DLC SOF SRR IDE RTR R1 R0 SOF RTR R1 R0 1、在扩展格式中,替代远程请求SRR位和RTR位相同 2、IDE用来区分扩展格式 or 标准格式 扩展格式 扩展格式中IDE属于仲裁场;标准格式 标准格式中IDE属于控制场 扩展格式 标准格式 扩展格式中IDE采用隐性电平;标准格式 标准格式中IDE采用显性电 扩展格式 标准格式 平 现场总线技术 控制场的组成 控制场包括数据长度码和两个保留位,这两个保留位必须发送 这两个保留位必须发送 显性位。 显性位 数据长度码(DLC)为4位,它指出了数据场的字节数目。 仲裁场 R1 保留位 现场总线技术 控制场 数据域或 CRC场 R0 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 数据长度 (4)数据场由数据帧中被发送的数据组成,它包 括0~8个字节。 帧间空间 数据帧 帧间空间 超载帧 仲裁场 帧起始 控制场 数据场 CRC场 帧结束 ACK场 (5)CRC场包括CRC序列,后随CRC界定符。 现场总线技术 ),包含应答间隙 (6)应答场(ACK),包含应答间隙(ACK Slot)和应 )应答场( ),包含应答间隙( ) 答界定符( ),如下图所示 答界定符(ACK Delimiter),如下图所示 ), 帧间空间 数据帧 帧间空间 超载帧 仲裁场 帧起始 CRC场 应答域 帧结束 控制场 数据场 CRC场 帧结束 ACK场 应答间隙 应答界定符 (7)帧结束:每个数据帧和远程帧均由7个隐性位组成的标 志序列界定。 现场总线技术 远程帧的组成 远程帧用来请求总线上某个远程节点发送自己想要接收的某 种数据,目标节点收到这个远程帧后,就尽力响应这个远地 址传送要求。 远程帧本身没有数据域, 位被设置为1, 远程帧本身没有数据域,除RTR位被设置为 ,其余部分与数 位被设置为 据帧完全相同。 据帧完全相同。 远程帧 帧间空间 帧结束 仲裁场 控制场 CRC场 帧起始 现场总线技术 帧间空间 或超载帧 出错帧的组成 两个场组成: 第一个场由来自各站点的错误标志叠加得到 第二个场是出错界定符 报文传输过程中,检测到任何一个节点出错,即于下一 位发送错误帧,通知发送端停止发送。 出错帧 数据帧 错误标志 错误界定符 错误标志叠加 现场总线技术 帧间空间 或超载帧 超载帧的组成 由两个场组成:超载标志和超载界定符。 当某接收因内部原因要求缓发下一个数据帧或远程 帧时,它向总线发出超载帧。 超载帧 帧结束或 超载界定符 超载标志 超载界定符 超载标志叠加 帧间空间 或超载帧 现场总线.帧间空间 数据帧和远程帧,均以称之为帧间空间的场位分开。 数据帧 帧间空间 帧间空间 超载帧 仲裁场 帧起始 控制场 数据场 CRC场 帧结束 ACK场 超载帧和出错帧前面没有帧间空间,并且多个超载帧 前面也不被帧间空间分隔。 现场总线CAN报文的帧格式 CAN 1.CAN2.0B标准帧 标准帧。 标准帧 CAN标准帧信息为11个字节,包括两个部分: ?信息部分: ?数据部分: 前3字节 后8字节 现场总线 字节6 字节7 字节8 字节9 字节10 字节11 现场总线扩展 标准, = 扩展 标准 4 X 3 2 1 0 6 RTR 5 X FF DLC(数据长度) (报文识别码)ID.10~ID.3 ID.2~ID.0 X 数据1 数据2 数据3 数据4 数据5 数据6 数据7 数据8 X X X X 2.CAN2.0B扩展帧 扩展帧信息为13B,包括两部分: CAN扩展帧 扩展帧 ?信息部分: ?数据部分: 前5字节 后8字节 现场总线B扩展帧 扩展帧 字节1 字节2 字节3 字节4 字节5 字节6 字节7 字节8 字节9 字节10 字节11 字节12 字节13 现场总线扩展 标准, = 扩展 标准 5 X 4 X 3 2 1 DLC(数据长度) 0 7 FF 6 RTR (报文识别码)ID.28~ID.21 ID.20~ID.13 ID.12~ID.5 X ID.4~ID.0 数据1 数据2 数据3 数据4 数据5 数据6 数据7 数据8 X X 2.5位定时与位同步 2.5.1位定时和位同步的概念及原理简述 CAN总线的数据传输速率最高可达1Mb/s,通常用石英晶 振作为时钟发生器。 网络中的晶振的频率不是绝对稳定的,温度、电压以及器 件的异常都会导致微小的差别。 但是只要将其稳定在振荡器容差范围内,总线上的节点会 通过重同步进行弥补。 现场总线位时间的各部分组成 现场总线CAN的位仲裁技术 CAN总线采用CSMA/CA的通信模式:载波监测,多主 掌控/冲突避免 允许在总线上的任一设备有一定的机会取得总线得控制 权来向外发送信息。 同时发送 数据冲突 实时检测 做出仲裁;获得仲裁 的信息帧不受任何损坏的继续传送。 现场总线技术 总线空闲时呈隐性电平,此时任何一个节点都可 以向总线发送一个显性电平作为一个帧的开始。 如果两个或两个以上的节点同时发送,产生竞争; CAN比以太网的CSMA/CD有改进 每个节点一边发送;一边监听;发生冲突;仲裁;最高优 先级不受影响继续发送,其余节点推出。 现场总线技术 CAN总线以报文为单位进行数据传送,报文的优先 级结合在11位标志符中(扩展帧是29位标识符), 具有最低二进制的标识符号有最高优先级。 如果该节点发送一个“1”(隐性位),却在总线”(显性位),此时说明有比它优先级更高的节点在发 送。 这个节点退出发送,而变成只听模式,其它节点继续发送。 现场总线个CAN信息帧在总线上的竞争情况 现场总线、载波监听的意思是指:在总线上的每个节点发送信息报 文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。 2、多主掌握:是指一旦此空闲状态被检测到,那么每个节 点都有均等的机会来发送报文,这被称作多主掌握。 3、冲突避免:是指两个以上的节点同时发送时,低优先级 的报文暂停发送,高优先级的报文不受影响。 显性位( )一定会在和隐性位( )的判别中获胜, 显性位(0)一定会在和隐性位(1)的判别中获胜,从这个 角度看CAN总线系统就相当于一个大与门 总线系统就相当于一个大与门。 角度看 总线系统就相当于一个大与门 现场总线技术 虽然有那么多优点,当不足: 由于采用固定优先级: 由于采用固定优先级: 当总线上数据量较大时,当所有的节点都随机向总线上发送数 据时,具有最低优先级的节点比高优先级有更大的失败几率。 高优先级节点足够高频率向总线发送时,最坏情况下,低优先 级节点每次总线竞争都失败,从而导致一个数据都发不出去, 或者发送的数据有较大的时延。 现场总线技术 但是在实际的工业应用中 在采样或控制过程中,我们希望各个节点无论是采样 还是执行控制,都应该是平等的。 也就是说它们发送的数据对控制而言具有同等重要性。 现场总线技术


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