汽车CAN总线通信技术研究(3)

２．２．２ＣＡＮ的分层结构

ＣＡＮ的ＩＳ０／ｏｓＩ参考模型的层结构如图２．１所示。

（１）物理层（ＰｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒ）定义信号是如何实际地传输的，因此涉及位定时、位编码／解码、同步的解释。本技术规范没有定义物理层的驱动器／接收器特性，以便允许根据它们的应用，对发送媒体和信号电平进行优化。

（２）数据链路层（ＤａｔａＬｉｎｋＬａｙｅｒ）含以下两个子层：

Ａｃｃｅｓｓ●介质访问控制子层ＭＡＣ（ＭｅｄｉｕｍＣｏｎｔｒ０１）是ＣＡＮ协议的核心。它把接收到的

报文提供给ＬＬＣ子层，并接收来自ＬＬＣ子层的报文。ＭＡＣ子层负责报文分帧、仲裁、应答、错误检测和标定。ＭＡＣ子层也受一个名为“故障界定”（ＦａｕｌｔＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ）的管理实体监管。此故障界定为自检测机制，以便把永久故障和短时扰动区别开来。

●逻辑链路控制子层ＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ

理。

数据链路层

｛逻辑链路控制子层ＬＬＣ

验收滤波

◆过载通知

恢复管理

介质访问控制子层ＭＡＣ

数据包装／解包

；帧编码（填充／消除填充）

介质访问管理

错误检测

错误标定

应答

串行化／解串行化ＬｉｎｋＣｏｎｔｒ０１）涉及报文滤波、过载通知和恢复管监督器．

物理层

图２．１ＣＡＮ的分层结构图

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２．２．３武汉科技大学ＣＡＮ报文传送和帧结构硕士学位论文

在进行数据传送时，发出报文的单元称为该报文的发送器，该单元在总线空闲或丢失仲裁前恒为发送器。如果一个单元不是报文发送器，并且总线不处于空闲状态，则该单元为接收器。

对于报文发送器和接收器，报文实际有效时刻是不同的。对于发送器而言，如果直到帧结束末尾一直未出错，则对于发送器报文有效。如果报文受损，则允许按照优先权顺序自动重发送。为了能同其他报文进行总线访问竞争，总线一旦空闲，重发送将立即开始。对于接收器而言，如果直到帧结束的最后一位一直未出错，则对于接收器报文有效。

构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和ＣＲＣ序列均借助位填充规则进行编码。当发送器在发送的位流中检测到５位连续的相同数值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。数据帧和远程帧的其余位场采用固定格式，不进行填充。出错帧和超载帧同样也是固定格式，也不进行位填充。

报文中的位流按照非归零（ＮＲＺ）码方法编码，这意味着一个完整的位电平要么是显性，要么是隐性。

报文传送由以下４个不同的帧类型所表示和控制。

●数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器；

●远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符的数据帧；

●错误帧：任何单元检测到一总线错误时就发出错误帧；

１．数据帧

数据帧由７个不同的位场组成，即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、ＣＲＣ场、应答场和帧结束，其中数据场长度可以为０。数据帧的组成如图２．２所示。帧问窄问．．——————一数据帧——叫帧间空间

帧起始应答场

图２．２ＣＡＮ数据帧的组成

ＣＡＮ２．０Ｂ中存在两种不同的帧格式，其主要区别在于标识符的长度。具有１１位标识符的帧称为标准帧，而包括２９位标识符的帧称为扩展帧。标准格式和扩展格式数据帧的结构如图２．３所示。

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武汉科技大学硕士学位论文

标准格式数据帧第９页

一一一～Ｓ一一一一Ｒ

Ｏ 一一仲裁场～◆ 一控制场１－士 －一数据场—一ｌ保■一广———————～

一．ｌｌ位标识符ＴＤ留！ＤＬＣ＆Ｅ宝ｉＩ．

扩展格式数据帧一－Ｆ

——Ｓ———————１一 卜——————埘

ｌｌ位标识符Ｒ上——ＲＯ

图２Ｊ标准格式和扩展格式的数据帧

（１）帧起始

帧起始标志数据帧和远程帧的起始，由一个单独的“显性＂位组成。只有当总线空闲’时，才允许站开始发送。所有的站必须同步于首先开始发送信息的站的帧起始前沿。

（２）仲裁场

仲裁场包括标识符和远程发送请求位（ＲＴＲ），如图２．４所示。

帧问窄问帧起始＿．—一仲裁场——，－』●

ＲＴＲ控制场

标识符位

图２．４仲裁场的组成

对于ＣＡＮ２．０Ａ标准，标识符的长度为１１位，这些位以从高位到低位的顺序发送，最低位为ＩＤ．０，其中最高７位（ＩＤ．１０～ＩＤ．４）不能全为隐性位。Ｒ１限位在数据帧中必须是显性位，而在远程帧中必须为隐性位。

对于ＣＡＮ２．０Ｂ，标准格式和扩展格式的仲裁场不同。在标准格式中，仲裁场由１ｌ位标识符和远程发送请求位（Ｒ１限）组成，标识符为ＩＤ．２８～ＩＤ．１８；而在扩展格式中，仲裁场由２９位标识符和替代远程请求位（ＳＩ沮）、标志位（ＩＤＥ）和远程发送请求位（ＲＴＲ）组成，标识符位为ＩＤ．２８～Ｄ．０。

为区别标准格式和扩展格式，将ＣＡＮ２．０Ａ标准中的ｒ１改记为ＩＤＥ位。在扩展格式中，首先发送基本Ｄ，然后是ＩＤＥ位和ＳＲＲ位。扩展ＩＤ在Ｓｌ讯位后发送。

ＳＩ状位为隐性位，在扩展格式中，它在标准格式的ＲＴＲ位上被发送，并替代标准格式中的ＲＴＲ位。这样，标准格式和扩展格式的冲突由于扩展格式的基本Ｄ与标准格式的ＩＤ相同而解决。ＩＤＥ位对于扩展格式属于仲裁场，对于标准格式属于控制场。ＤＥ在标准格式中以显性电平发送，而在扩展格式中为隐性电平。

（３）控制场

控制场由６个位组成，包括数据长度码和两个将来作为扩展用的保留位，如图２．５所示。

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第１０页武汉科技大学硕士学位论文

～◆．－—————一控制场———————’．１数据场或ＣＲＣ场仲裁场

Ｉ

ｒ０ｌｒｌＤＬＣ３

ｌ眦２Ｉ。姗ＤＬＣＯ

＋保留位＿ｌ斗－一数据长度码———一

图２．５控制场的组成

所发送的保留位必须为“显性”，但接收器接收所有“显性”和“隐性＂的组合。数据长度码指示了数据场中字节数目，数据长度码为４位，在控制场里被发送。数据长度码中的数据字节数目编码如表２．１所示，其中ｄ表示显性位，ｒ表示隐性位。数据字节允许的使用数值为０＂－＇８，其他数值不能使用。

表２．１数据长度码中数据字节数目编码

数据字节数目

０

１

２

３

４

５

６

７

８数据长度码ＤＬＣ３ｄｄｄｄｄｄｄｄｒＤＬＣ２ｄｄｄｄｒｒｒｒＤＬＣｌｄｄｒｒＤＬＣ０兰ｄｒｒ｛ｄｄｒｒｄｄ

（４）数据场

数据场由数据帧中的发送数据组成。它可以为０～８个字节，每个字节包含８个位，首先发送最高有效位（ＭＳＢ）。

（５）ＣＲＣ场

ＣＲＣ场包括ＣＲＣ序歹ｌＪ（ＣＲＣＳｅｑｕｅｎｃｅ），其后是ＣＲＣ界定符（ＣＲＣＤｅｌｉｍｉｔｅｒ）。ＣＲＣ场结构如图２．６所示。

●——一ＣＲＣ场————＿ｌ－●——一ＡＣＫ场

ｃＲＣ膨ＩＪ

图２．６ｃ肾定ｉＣＲＣ场结构ＣＲＣ序列是由循环冗余码求得的帧检查序列，最适用于位数低于低于１２７位（ＢＣＨ码）

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武汉科技大学硕士学位论文第１１页的帧，为进行ＣＲＣ计算，被除的多项式系数由无填充位流给定，组成这些位流的成分是帧 …… 此处隐藏：1811字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……