Can (Controllerareanetwork) kopne, IE kontroliera zonas tīkla kopne, ir plaši izmantots rūpniecības kontrolē, medicīniskajā elektronikā, sadzīves ierīcēs un sensoru laukos. Pašlaik vietējā un ārvalstu literatūra CAN BUS protokola analīzei rakstā galvenokārt ir paredzēta CAN protokola kadru struktūrai līdz analīzes vai bitu laika īpašībām, piemēram, literatūra reti ir no komunikācijas viedokļa CAN BUS protokola analīzē , reti no inženiertehnisko lietojumu viedokļa, CAN BUS komunikācijas mehānisms raksta padziļinātai analīzei.
1. Var pielietot raksturlielumus un strukturālo sastāvu
CAN BUS protokolā ir divi starptautiski standarti-ISO11898 un ISO11519, no kuriem IS011898 ir ātrgaitas CAN komunikācijas standarts ar sakaru ātrumu no 125 kbps līdz 1Mbps, kas ir slēgta cikla kopne ar maksimālo garumu 40M/1Mbps. ISO11519 definē zema ātruma komunikācijas standartu ar sakaru ātrumu no 10 līdz 125 kb/s, kas ir zema ātruma komunikācijas standarts ar maksimālo garumu 40m/1Mbps. ISO11519 definē sakaru ātrumu no 10 līdz 125 kbps zema ātruma CAN komunikācijas standartam, pieder atvērtā cilpas kopnei, maksimālais garums 1km / 40 kbps. Sakarā ar ierobežojumu elektriskajiem īpašībām, tas ir, kapacitātes kopnes sadalījumu un pretestības sadalījumu kopnes viļņu formā, maksimālais mezglu skaits CAN kopā ir 110. Ražotāja puses ir pareizi jākonfigurē, lai panāktu raiduztvērēja mezglu datu sinhronizāciju. Izmantojot CAN kontroliera aparatūru ziņojuma marķiera filtrēšanai, var realizēt no punkta uz punktu, no punkta uz daudzumu un globālu apraidi un citus datus pārsūtīšanas un saņemšanas veidus. Tajā pašā laikā, pateicoties CAN telegrammu īsā rāmja struktūrai, un katrā kadrā ir CRC pārbaudes daļa, kas nodrošina ļoti zemu datu kļūdu līmeni.
CAN lietojumprogrammu slānis, operētājsistēma (ieviesta kā fona programma lietojumprogrammās bez operētājsistēmas) un draiveris sistēmas ieviešanā kopā saprot, ka lietojumprogrammu slāņa funkcijas ir ISO atsauces modelī. Starp tiem CAN lietojumprogrammas slānis definē ID grupēšanu, datu ielādes nosūtīšanu, datu apstrādes saņemšanu un lietojumprogrammu slāņa autobusu drošības uzraudzību; Operētājsistēmas/fona programma tiek izmantota, lai plānotu CAN draiveri, lai apstrādātu datus pēc CAN pārtraukšanas pienākšanas; Vadītājā ietilpst inicializācija (kontroliera darba stāvokļa iestatīšana, Baud likmes iestatīšana, pieņemšanas filtra konfigurācija), raiduztvērēja draiveris un anomālijas apstrādes programma.
Transmisijas vidējā slānī tas jānosaka atbilstoši vides traucējumu troksnim, kopnes garumam un tā tālāk. Spēcīgas iejaukšanās gadījumā troksnis jāizmanto ekranēts vads; Sakarā ar kapacitātes sadalījumu, ko izraisa kopnes viļņu formas kropļojumi un pretestības sadalījums, ko izraisa kopnes līmeņa vājināšanās, kopnes garumam jāņem vērā izmantotās transmisijas barotnes pretestības un kapacitātes īpašību sadalījums; Tajā pašā laikā, ja ir jāeksperimentē arī ātrgaitas kopnes, lai noteiktu autobusa atbilstošās pretestības vērtību.
Lai realizētu CAN kontrolieri, jūs varat izvēlēties CAN kontrolieri, kas integrēts sistēmas galvenajā mikroshēmā, piemēram, NXP LPC2000 mikrokontrolleru sērijā, vai arī varat izmantot CAN kontroliera diskrētus komponentus, piemēram, SJA1000, lai realizētu Can Reseceivers , jūs varat izvēlēties CTM1050, TJA1050 utt. Ja apkārtējās vides traucējumu troksnis ir liels, jums jāapsver pārraides vidējās sadales pretestība un sadalījuma kapacitātes īpašības; Tajā pašā laikā, ja jūs izmantojat ātrgaitas autobusu, arī jānosaka autobusa atbilstības pretestība, izmantojot eksperimentēšanu. Ja vides traucējumu troksnis ir liels, ir jāpievieno izolācijas mikroshēma starp kontrolieri un uztvērēju vai integrētas CAN raiduztvērēja izolācijas funkcijas izmantošanu. Ir vērts pieminēt, ka NXP jaunais LPC11C24 mikrokontrollera mikroshēma ne tikai integrē CAN kontrolieri, bet arī integrē CAN Cancever funkciju, kas nodrošina labu atbalstu CAN autobusu sistēmu straujai attīstībai. Turklāt saskaņā ar faktisko autobusa garuma pielietojumu un mezglu skaitu autobusā ir jāņem vērā arī raiduztvērēja mikroshēmas pārraides un uztveršanas kavēšanās laiks.
CAN draivera slāņa un lietojumprogrammas slānī draiveris ietver kannu inicializāciju (ieskaitot aparatūras iespējošanu, baudu ātruma iestatīšanu, kontroliera darbības režīma iestatīšanu un pieņemšanas filtra ID tabulas konfigurāciju), saņemšanas/pārraides draiveri un nodrošina interfeisa funkcijas augšējam slānim ir jāpaskaidro, ka pieņemšanas filtra ID tabulas konfigurācijai jābalstās uz sistēmas ID grupēšanu lietojumprogrammas slānī; CAN lietojumprogrammas slānis veic datu paketi, pamatojoties uz datu nosūtīšanas/saņemšanas attiecībām starp kopnes mezgliem. Var pieteikšanās slānis saskaņā ar datu nosūtīšanu un sakarību starp kopnes mezgliem pakešu ID grupēšanai, datu pakešu nosūtīšanai, datu apstrādes un lietojumprogrammu slāņa autobusu drošības uzraudzības saņemšanai. Turklāt parasti izmantotie CAN BUS augšējā slāņa protokoli ietver Canopen, DeviceNet un ICAN.
2. Vai autobusu sinhronizācijas mehānisma analīze var
Komunikācijas procesā viens no vissvarīgākajiem atrisinātajiem jautājumiem ir tas, kā panākt datu sinhronizāciju sūtītāja un uztvērēja galos, ti, uztvērēja gals var pareizi saņemt un parsēt datus, ko nosūtījis sūtītāja gals.Can Bus protokols ir sava veida asinhronais seriālās komunikācijas protokols, kas pieder bāzes joslas komunikācijai, un tā sinhronizācija tiek realizēta no augsta līmeņa datu saites kontroles protokola (ABLC). Konkrēti, CAN BUS protokola sinhronizācija tiek panākta, izmantojot 3 aspektus, kā aprakstīts zemāk.
2.1 Parametra iestatījums
Abas komunikācijas puses, izmantojot programmatūru, iestatīja to pašu baudu ātrumu, vienādu fāzes pielāgošanas segmenta garumu, vienāds sinhronizācijas lēciena platums, izmantojot iepriekš minēto trīs elementu komplektu kā arī paraugu ņemšanas punkta atrašanās vieta, bitu struktūra, kā parādīts 2. attēlā, CAN pulkstenis attēlā, kas definēts TQ laika protokolā, kas iegūts, izmantojot ārēja pulksteņa frekvences dalījumu vai CPU perifēriskais pulkstenis. CAN kontroliera pamata signālu iegūst, dalot ārējā pulksteņa vai CPU perifērijas pulksteņa frekvenci. SS segments atbilst sākuma segmentam, un šajā periodā jānotiek autobusā lēciena malai, TESG1 atbilst transmisijas segmentam un fāzes pielāgošanas segmentam 1, un TESG2 atbilst fāzes regulēšanas segmentam 2. un augstajam līmenim, kā arī augstajam līmenim. Ātruma kopne, kontroliera paraugi un diskriminē kopni starp TESG1 un TESG2.
2.2. Fiksēta rāmja struktūra
Vai protokols var skaidri definēt fiksēta kadra struktūru, lai atvieglotu CAN kontrolieri un raiduztvērēju, lai uzraudzītu kopnes stāvokli, Can2. Šķīrējtiesas domēns, standarta rāmis, izmantojot 11- bitu identifikatoru, savukārt paplašinātajam rāmim ir 29- bitu identifikators, konkrētais standarts Rāmis, paplašināta rāmja rāmja struktūra.
2.3.3. Smagā sinhronizācija un sinhronizācija
2.3.1 Cietā sinhronizācija
Tā sauktā cietā sinhronizācija nozīmē, ka autobusa dīkstāves periodā (ti, kopnes līmenis tiek izteikts kā nepārtraukts recesīvs bits), tiklīdz kontrolieris ir noteikts lēcienā no recesīvā līmeņa uz dominējošo līmeni, tas nozīmē, ka šobrīd tur es ir autobusa stacija, lai sāktu sūtīt datus, pēc tam piespiediet CAN kontroliera bitu stāvokļa skaitītāju sinhronizēties ar SS segmentu, kas parādīts 2. attēlā, un tajā pašā laikā bitu pulkstenis sākas Attiecīgi no šī brīža (CAN bitu laiku iestata augšējais programmatūras slānis). Rāmja noteikšanas sākumam tiek izmantota cieta sinhronizācija.
2.3.2. Resinhronizācija
CAN BUS protokolā, pamatojoties uz bitu piepildīšanas mehānismu, tiek ieviesta atkārtota sinhronizācija. Līdzīgi kā ABLC protokolā, CAN rāmja struktūrā, tiklīdz pieci vienas polaritātes biti pēc kārtas tiek atklāti no rāmja sākuma līdz CRC secības bitam, CAN kontrolieris automātiski ievieto nedaudz pretēju polaritāti. Atkārtota sinhronizācija ir tāda, ka datu pārraides laikā CAN kontrolieris pielāgo 1. fāzes pielāgošanas segmentu un fāzes pielāgošanas segmentu 2., nosakot atšķirību starp autobusa lēciena malu un mezgla iekšējo bitu laiku, un pielāgošanas lielumu ieprogrammē ar sinhronizāciju Lēciena platums, un pielāgošanas lielums ir iestatīts TQ. Īpašais pielāgošanas noteikums ir tāds, ka pārraides procesā CAN kontroliera noteikto autobusu lēciena malu pielāgo CAN kontrolieris, ja tas atrodas mezgla iekšējā SS bitu laika periodā, tad nav nepieciešama pielāgošana; Ja izlaišanas mala atrodas TESG1 segmentā, tas nozīmē, ka bitu laika kavēšanās autobusā ir saistīta ar mezgla bitu laiku, CAN kontrolieris pagarina mezgla TESG1 bitu laika periodu un, ja ja kavēšanās laika vērtība (t 0 vērtība) ir lielāka par sinhronizācijas izlaišanas platumu, pagarinājuma laiks ir sinhronizācijas izlaišanas platuma vērtība, pretējā gadījumā CAN kontrolieris no mezgla paplašina atšķirību starp to un autobusa bitu laiku; Ja lēciena mala atrodas TESG2 segmentā, norādot, ka bitu laiks autobusā ir pārsniegts attiecībā pret mezgla bitu laiku, CAN kontrolieris samazina mezgla TESG2 bitu laika periodu, īpašie pielāgošanas noteikumi ir līdzīgi TESG1 segmenta tie.
3. Vai autobusu adreses mehānisma analīze var
Atšķirībā no rūpnieciskā Ethernet, RS485 un citiem autobusiem, CAN autobuss sūta un saņem datus, izmantojot paketes ID, nevis mezgla adresi, ti, mezgliem CAN kopā nav fiksētas adreses, tā vietā katrs mezgls ir jākonfigurē caur Programmatūra ar ID tabulu (mezgla pieņemšanas filtra vienībā), un, ja kopnes datu paketes ID numurs pastāv mezgla ID tabulā, tad pakete veiksmīgi nodod Šī mezgla pieņemšanas filtra vienības pieņemšana un tiks nosūtīta uz augšējo programmatūras apstrādes bloku un attiecīgi apstrādāta, pretējā gadījumā pakete tiek atmesta. Piemēram, ja mezgls A autobusā vēlas nosūtīt paketi mezglam B, paketes ID numuram jāatrodas mezgla B tabulā B. Līdzīgi, ja mezgls A vēlas pārraidīt paketi autobusam, Paketes ID numurs jāatrodas visu citu autobusa mezglu ID tabulās. Kā jau minēts iepriekš, ID tabula ir konfigurēta, izmantojot programmatūru, bet pieņemšanas filtrēšanas funkcija tiek veikta, izmantojot pieņemšanas filtru, kas ir CAN kontroliera aparatūras vienība, tāpēc akceptētā aizkave ir maza ātruma ziņā. Turklāt šī adreses mehānisma izmantošanas priekšrocība ir tā, ka sistēma, kas izmanto šo kopni, ir ļoti elastīga, ti, pievienoti vai izdzēsti jauni mezgli neietekmē saziņu starp sākotnējiem sistēmas mezgliem.
Tālāk tiks izmantots CAN kontrolieris, kas integrēts ar NXP LPC2478 mikroshēmu, kā piemēru, lai norādītu CAN kopņu sistēmas adreses konfigurācijas metodi. Kā parādīts 3. attēlā, pirmais klasificēts atbilstoši datu paketēm, kas pārsūtītas autobusā, tas ir, paketes ID un atbilstošo mezgla plānošanu, piemēram, mūsu sistēmā galvenokārt ir šādi pakešu veidi: vaicājuma paketes, Vadības komandu paketes (ieskaitot darbības un parametru paketes), trauksmes paketes un atgriezeniskās saites parametru paketes, kas atbilst vaicājuma pakešu mezgla raksturlielumiem un vadības komandu paketēm, galvenokārt ir galvenā stacija, kas nosūtīta uz katru vergu vienību, Kaut arī trauksmes datu paketes un atgriezeniskās saites parametru datu paketes galvenokārt tiek nosūtītas no katra verga mezgla vienības uz galveno vienības mezglu. Pēc tam katra mezgla pieņemšanas filtra vienība ir konfigurēta atbilstoši ID klasifikācijai, un īpašā konfigurācijas metode ir šāda: Pirmkārt, konfigurējiet atbilstošos pieņemšanas filtra darba režīmus atbilstoši mezgla raksturlielumiem: izslēgšanas režīms (nesaņem kopnes ziņojumus) , apvedceļa režīms (saņem visus ziņojumus autobusā) un parastais darba režīms (aparatūras filtrēšana). Ja parastā darbības režīma konfigurācija, jums jākonfigurē atbilstošā pieņemšanas filtru tabula (ID tabula), tas ir, mezglam jāsaņem mezgla kontroliera paketes numurs, lai aizpildītu atbilstošo ID tabulas laukumu, Un tas pabeidz CAN kopnes mezglu adreses sadales darbu. Vispārīgi runājot, ID tabula ir sadalīta šādos četros apgabalos: skaidru standarta rāmja identifikatora apgabals, standarta rāmja grupas formāta identifikatora apgabals, skaidra paplašināta rāmja formāta identifikatora laukums un paplašinātā rāmja grupas formāta identifikatora apgabals. Starp tiem tiešais formāts ir viens neatkarīgs ID identifikators, savukārt grupas formāta apgabalā pēc kārtas numurēti ID identifikatori.
4. Vai autobusu arbitrāžas mehānisma analīze var
Autobusa šķīrējtiesa attiecas uz to, kad autobusam vienlaikus ir vairāk nekā viens mezgls, lai nosūtītu datu kopnes protokola apstrādes metodes. Vai autobuss izmanto nesagraujošu šķīrējtiesas mehānismu, tas ir, ja vienlaikus vairāk nekā viens mezgls autobusā vienlaikus, lai nosūtītu datus, ar augstas prioritātes pakešu mezgla šķīrējtiesas uzvarām, jūs varat turpināt nosūtīt datus un citu šķīrējtiesas kļūmi Mezgls iziet no nosūtīšanas stāvokļa un pārvērtīsies par uzņemošo mezglu ar citiem kopņu arbitrāžas mehānismiem (piemēram, LAN CSMA). (Salīdzinot ar citiem autobusu arbitrāžas mehānismiem (piemēram, CSMA/LAN CD), tas ne tikai neiznīcinās nosūtītos datus, bet arī neizraisīs datu nosūtīšanas kavēšanos, kas ir viena no Can Bus priekšrocībām, salīdzinot ar citiem autobusiem , un to galvenokārt realizē šādas divas CAN kopnes funkcijas: 1) BAN līnija un raksturlielumi, ti, kad vairāk nekā viens mezgls autobusā vienlaikus sūta dominējošos un neredzamos līmeņus, Autobusu līmenis ir dominējošais līmenis. 2) BUS BUNS līnija un raksturlielums, ti, kad vairāk nekā viens mezgls autobusā vienlaikus sūta dominējošos un neredzamos līmeņus, autobusa līmenī parāda dominējošo līmeni. 2) Vai kontrolieris var uzraudzīt kopnes līmeņa statusu pat nosūtot datus, ti, kad šķīrējtiesā, kad kontrolieris nosūta neredzamu līmeni, bet nosaka kopni kā redzamu līmeni, mezgla arbitrāža neizdodas un pārvēršas par saņēmēju mezglu.
5. Vai autobusu robustuma analīze var
CAN autobusu noturība tiek realizēta, reāllaikā nosakot un uzraudzot mezglu un autobusu pakešu drošību, papildus tam, izmantojot diferenciālos signālus, var būt spēcīga ārējo traucējumu signālu kavēšana. Īpaši apspriests zemāk.
5.1 Autobusa viļņu formas reālā laika uzraudzība
Vai kontrolieris ne tikai uzraudzīs datu paketes, kuras visu laiku nosūta citi autobusā mezgli pēc ieslēgšanas, bet arī uzraudzīs datus, kas pati par sevi nosūtīti datu pakešu nosūtīšanas procesā reālā laikā, tiklīdz kļūdu noteikšana, ieviesta, Polsterēšanas kļūdas, CRC kļūdas, formatēšanas kļūdas vai reakcijas kļūdas mezgls tiks balstīts uz kļūdas stāvokli, kurā tas ir (aktivizēts kļūda, vai kļūda atzīta stāvoklī), lai nosūtītu attiecīgo kļūdas karodziņu. Patiesībā es uzskatu, ka tikai kļūdu aktivizēšanas vietne nosūta aktivizācijas kļūdas logotipu (ti, 6 dominējošos bitus pēc kārtas, kam seko 8 kļūdas logotipa recesīvie biti, kas definē rakstzīmi), būs ietekme uz autobusu un mezgliem autobusā, bet autobusa Kļūdu atpazīšanas stāvokļa mezgls nosūta kļūdu atpazīšanas logotipu faktiski neietekmē autobusu (6 recesīvie līmeņi, kas nosūtīti ar autobusa dīkstāves stāvokli, ir vienāds).
5.2 Mezgla statusa reāllaika uzraudzība, lai noteiktu mezgla privilēģijas
Mezgli maina to stāvokli (kļūdu aktivizēts, atzīts par kļūdām vai autobusu stāvokli) reālā laikā saskaņā ar autobusā nosūtītajām paketēm. Kļūdu aktivizētā stāvokļa mezgli normāli piedalās autobusu komunikācijā, un kļūdas atzītas vienības piedalās autobusu komunikācijā, taču pirms nākamā sūtīšanas uzsākšanas ir jānosūta 8 papildu netieši biti. Aizvadā esošajām paketēm, kā parādīts 1. tabulā, 15- bitu CRC secība ievieš starta bitu, šķīrējtiesas lauka, vadības lauka un datu lauka (ja tāda) uzraudzību (ja tāda ir), saņēmēja vietni Ģenerē paketes CRC secību atbilstoši tam pašam algoritmam kā sūtīšanas mezgls, kad tas saņem datus, un salīdzina tos ar saņemto CRC secību, ja tā ir atšķirīga, tas nozīmē, ka ir Kļūda un saņēmēja mezgls neatbildēs uz saņēmēja mezglu neatbildēs uz paketi, un nosūtīšanas mezgls noteiks atbildes kļūdu un nosūtīs paketi. Noslēgumā jāsaka, ka CAN BUS ir sasniedzis augstu datu drošību un kopņu stabilitāti, izmantojot datu saites slāni un fizisko slāni.
6. Secinājums
Balstoties uz ISO11898 protokola specifikāciju, dokumentā sīki analizē BUS mezglu mezglu sinhronizācijas mehānisma realizācijas principu un pamatu, mezglu adreses mehānismu, kopņu arbitrāžas mehānismu (ti Laiks īsi iepazīstina ar CAN kopnes un kopnes slāņaino struktūru, kad tā tiek piemērota faktiskajai sistēmai, kas ir ļoti svarīga padziļinātai izpratnei CAN BUS protokola un CAN autobusu pielietošana faktiskajā sistēmā. Tas ir ceļvedis, lai izprastu CAN autobusu protokolu un pielietotu CAN autobusu īpašiem inženiertehniskajiem projektiem, kā arī autobusu sistēmu izpēte vai izstrāde atbilstoši īpašām prasībām.