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标题: CAN协议简介 [打印本页]

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作者: 渣渣兔    时间: 2024-6-9 23:07
标题: CAN协议简介
协议简介

   can协议是一种用于控制网络的通信协议。它是一种基于广播的多主机总线网络协议，常用于工业自动化和控制领域。can协议具有高可靠性、实时性强和抗干扰能力强的特点，被广泛应用于汽车、机械、航空等领域。
  can协议采用了先辈的冲突检测和错误检测机制，可以在总线上同时存在多个节点举行通信。它的数据帧结构简单且有效，由标识符、控制位、数据字段和错误检测字段构成。
  can协议使用了多种数据传输速率，最常见的有经典can（1 Mbps）和can-FD（8 Mbps）。它支持点对点通信、多点通信和广播通信，可以在同一总线上传输多种类型的数据。
  can协议还提供了一种灵活的消息优先级机制，可以根据差别的应用需求对消息举行分类和过滤。它还支持错误检测和故障诊断，可以实时检测并纠正通信中出现的错误。
  总之，can协议是一种可靠性高、实时性强且适用于各种环境的通信协议，被广泛用于工业自动化和控制系统中。
  CAN总线的特性

CAN总线是控制器局域网络（Controller Area Network）的缩写，它是一种用于实时数据通信的串行总线系统。以下是CAN总线的特性：

• 高可靠性：CAN总线采用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力和抗噪声能力，可以或许在恶劣环境条件下稳定运行。
  
• 高实时性：CAN总线具有很低的延迟和固定的通信时间，适用于实时数据通信和控制应用。
  
• 多主机通信：CAN总线可以支持多个主机同时举行通信，不需要主从设备的切换。
  
• 网络拓扑灵活：CAN总线支持多种网络拓扑结构，如总线型、星型、树型等，可以根据现实需求举行灵活布线。
  
• 高带宽：CAN总线的通信速率可到达1Mbps，可以或许满足大部分实时数据通信的需求。
  
• 简化毗连：CAN总线使用两根线缆举行数据传输，此中一根为CAN_H线，另一根为CAN_L线，简化了毗连和布线的复杂性。
  
• 易于集成：CAN总线具有较高的兼容性和可扩展性，可以与各种类型的设备集成，如传感器、执行器、控制器等。
  

总的来说，CAN具有高可靠性、高实时性、灵活性和简化毗连的特点，适用于在工业控制、汽车电子、航空航天等领域中举行实时数据通信和控制的应用。

CAN收发器是用于在CAN总线与节点间举行数据传输的专用IC。它的紧张作用是将节点的逻辑电平转换为CAN总线上的差分信号，并将CAN总线上的差分信号转换为节点可接收的逻辑电平。 
差分信号

CAN总线使用差分信号来传输数据。差分信号是指将信号分为两个相互互补的信号，即CAN_H和CAN_L。CAN_H是高电平信号，而CAN_L是低电平信号。两个信号之间的差分电压表现数据的传输。

差分信号的优点如下：

• 抗干扰能力强：差分信号可以有效反抗来自噪声和干扰源的干扰。因为CAN总线通常在汽车等强电噪声环境下使用，差分信号的抗干扰能力非常紧张。
  
• 进步信号可靠性：通过比力CAN_H和CAN_L信号的电平差别，CAN接收器可以更准确地判断信号的高低电平，从而进步了信号的可靠性。
  
• 增加传输距离：差分信号可以在传输过程中衰减较少，因此可以支持较长的传输距离。
  
• 减小电磁辐射：差分信号避免了单端信号的电磁辐射问题，镌汰了对四周电子设备的干扰。
  

CAN协议的数据帧格式

CAN协议的数据帧格式如下：

• 起始位（Start of Frame, SOF）：这是一个低电平位，标识一个CAN数据帧的开始。
  
• 标识符（Identifier）：占用11位，用于唯一标识数据帧的发送者和接收者。
  
• 远程帧标记（Remote Frame Flag, RTR）：占用1位，用于区分数据帧和远程帧。数据帧用0表现，远程帧用1表现。
  
• 扩展帧标记（Extended Frame Flag, EFF）：占用1位，用于区分标准帧和扩展帧。标准帧用0表现，扩展帧用1表现。
  
• 数据长度码（Data Length Code, DLC）：占用4位，标识数据域中的数据字节数，取值范围为0~8。
  
• 数据域（Data Field）：根据DLC字段的值，占据0~8个字节。用于传输现实的数据。
  
• 校验码（CRC）：占用15位，用于校验标识符、数据长度码和数据域的内容。
  
• 帧竣事位（End of Frame, EOF）：这是一个高电平位，标识一个CAN数据帧的竣事。
  
• 离位位（Intermission, IFS）：这是一个高电平位，用于分隔差别的CAN数据帧。
  

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CAN协议示例代码

1. #include "stm32f4xx.h"
2. #include "stm32f4xx_can.h"
3. #include "stm32f4xx_rcc.h"
5. CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
6. CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;
7. CanTxMsg TxMessage;
8. CanRxMsg RxMessage;
10. void CAN_Configuration(void)
11. {
12.     CAN_DeInit(CAN1);
14.     CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);
15.     CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE;
16.     CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE;
17.     CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE;
18.     CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE;
19.     CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE;
20.     CAN_InitStructure.CAN_TXFP = DISABLE;
21.     CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;
22.     CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;
23.     CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_9tq;
24.     CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_8tq;
25.     CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 3;
26.     CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);
28.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;
29.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;
30.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;
31.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = 0x0000;
32.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0x0000;
33.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x0000;
34.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x0000;
35.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = 0;
36.     CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;
37.     CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
38. }
40. void CAN_Transmit(uint8_t* data, uint8_t length)
41. {
42.     uint8_t mbox;
43.     uint16_t i = 0;
45.     TxMessage.StdId = 0x123;
46.     TxMessage.ExtId = 0x01;
47.     TxMessage.IDE = CAN_Id_Standard;
48.     TxMessage.RTR = CAN_RTR_Data;
49.     TxMessage.DLC = length;
50.     for (i = 0; i < length; i++) {
51.         TxMessage.Data[i] = data[i];
52.     }
54.     mbox = CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
55.     i = 0;
56.     while ((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox) != CAN_TxStatus_Ok) && (i != 0xFFFF)) {
57.         i++;
58.     }
59. }
61. void CAN_Receive(void)
62. {
63.     while (CAN_MessagePending(CAN1, CAN_FIFO0)) {
64.         CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);
65.         // 处理接收到的CAN消息
66.         // ...
67.     }
68. }
70. int main(void)
71. {
72.     /* 初始化CAN和GPIO等外设 */
74.     CAN_Configuration();
76.     while (1) {
77.         // 发送CAN消息
78.         uint8_t sendData[] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78};
79.         CAN_Transmit(sendData, sizeof(sendData));
81.         // 接收CAN消息
82.         CAN_Receive();
83.     }
84. }

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