CAN總線接口模塊工作原理

圖5 超載幀結構 　　

（5）空閑幀。

數據幀及遠程幀與前幀消息之間的間隔被稱為幀間空間的場隔開，如圖6所示，幀間

圖6 不包含暫停發送場的幀間空間 　　

空間由間歇場和總線空閑場組成，前面已經發送過報文的錯誤節點還包括暫停發送場。間歇場由3個隱性位 組成，在此期間，CAN節點不進行幀發送。間歇場的存在使CAN控制器在下次消息發送前有時間進行內部處理 操作。

總線空閑場可以為任意長度，此時總線處于空閑狀態，允許任何節點開始報文發送。等待報文發送的節點 緊隨間歇場后啟動報文發送，即在空閑場第一位期間就啟動報文發送。

如圖7所示，錯誤認可節點完成一個報文發送后，在開始另一次報文發送或進入總線空閑狀態之前，緊隨間 歇場發送8個隱性位的暫停發送場。發送暫停發送場期間，若其他節點開始發送報文，則本節點停止送出暫 停發送場，并變為報文接收器。　　圖7 包含暫停發送場的幀間空間 　　（6）標準數據幀。

　　標準數據幀的結構如圖8所示。

圖8 標準幀格式 　　

（7）擴展幀。

擴展幀的結構如圖9所示。

圖9 擴展幀格式 　　

3．傳輸過程中的可靠性和同步問題 　　

（1）可靠性。

CAN網絡通信要求信息可靠傳送，但由于外界干擾不可避免地會對通信線路造成影響，誤碼總是客觀存在 的，所以網絡通信中必須采取某些差錯控制措施。

當出現錯誤時，及時發現錯誤并及時加以糾正。為提高抗干擾能力和數據的可靠性，CAN采用了多種錯誤 檢測手段：發送監視、位填充錯誤檢測、CRC校驗、格式錯誤檢測以及應答錯誤檢測。

為保證CAN網絡中節點間的正常通信，必須對報文的位定時作出規定。接收同步、網絡傳輸延遲補償及采 樣點定位均由CAN協議集成電路的可編程位定時邏輯確定。CAN中正常位速率被定義為：在不需要重同步的情 況下，每秒傳送的位數。正常位定時被定義為一位的持續時間，實際上就是正常位速率的倒數。

（2）同步問題。

位時間可劃分為4個互不重疊的時間段：同步段（SYNC￣SEG：SynchronizationSegment）、傳播段（PROPˉSEG：Propagation Segment）、相位緩沖段1（PHASEˉSEG：Phase Bufer Segment1）及相位緩沖段2（PHASE－SEG2：Phase Bufer Segment2）。

同步段用于總線上各節點消息傳輸同步，長度為一個時間份額，此段內需要一個跳變沿。傳播段用于補償網絡內的物理延遲時間，它是信號在總線上傳播時間、輸入比較器延遲和輸出驅動器延遲之和的兩倍，長度可被編程為1～8個時間份額。實際上，在CAN協議集成器件中并沒有定義此段。

相位緩沖段用于補償上升沿或下降沿的相位誤差，通過重同步，這兩個時間段可被用戶延長或縮短。相位緩沖段1長度可編程為1～8個時間份額，相位緩沖段2長度取值為相位緩沖段1最大值和消息處理時間之和，消息處理時間個于等于兩個時間份額（這一點在CAN協議集成器件中并未嚴格遵守，實際應用中相位緩沖段1比相位緩沖段2長）。

由采樣點開始，保留用于計算后續位電平的時間段被定義為消息處理時間，其長度小于或等于2個時間份額。總線電平在采樣點被讀取，所以此點代表該位的數值大小。采樣點位于相位緩沖段1的末尾處。

時間份額是由振蕩器時鐘分頻得出的一個固定時間單元，在CAN協議集成器件中被稱為系統時鐘周期，可由一個預分頻器設定大小，時間份額由下式計算： 　　

時間份額=m×最小時間份額 　　

其中m為預分頻器系數，最小時間份額在CAN集成器件中被稱為振蕩器時鐘周期。一個位時間中時間份額總數必須被編程在8～25之間。

網絡常采用的同步方式有兩種：準同步和標準同步。準同步又稱獨立同步，各節點均擁有時間獨立的高穩定度振蕩時鐘，它們的頻率并不一定完全相等，但必須時間相近。準同步的優點是同步體系簡單，容易實現，缺點是工作可靠性較差。

標準同步又分為主從同步法和相互同步法兩種，主從同步方法中，各網絡節點的時鐘以在網絡中處于重要位置的節點時鐘為基準。其優點是結構相對簡單，網絡穩定性好，缺點是網絡過分依賴于主時鐘，有全網癱瘓的危險。

和其他計算機網絡相比，CAN網絡結構相對簡單，所以采用準同步方式，每個節點都擁有自己獨立的振蕩時鐘。CAN網絡中，同步方式又分硬同步和重同步兩種形式，同步過程由器件自身完成。

CAN模塊使用RB3/CANRX和RB2/CANTX/INT2引腳與CAN總線驅動器接口。要配置CANRX和CANTX為CAN接口，需要將TRISB〈3＞位置1，TRISB（2）位清0。