1、CAN总线基础与模拟软件,CAN BUS,计算机,要关注的问题 1,这个总线是怎么工作的?它们共用一条通信线路。. 2,它们传送的数据是什么样的？帧格式 3,它们共用一条通信线路，竞争怎么办？优先、仲裁,谁最优先 4,总线上传送的信息很多，某个控制器怎么接收自己需要的数据？接收，过滤 5,还要注意CAN总线通信速率的问题,CAN总线的基本问题,CAN模拟软件运行的环境,基础学习可以借肋一下模拟软件，在自己的计算机上不需要CAN的相关硬件设备，可以模拟出CAN总线的一些特性，有助于理解CAN的一些基本概念。,第1个问题，CAN总线传输的数据认识标准数据帧,CAN四种帧类型: 数据帧、远程帧、错误
2、帧、超载帧；数据帧是实际中经常使用的。,标准数据帧:,扩展数据帧:,数据帖主要有2种：标准帧和扩展帧 (它们主要区别是ID号长度不同；IDE位不同标准帧IDE=0显性电平,扩展帧IDE=1隐性电平。) 使用过程中要注意的有：ID，DLC， 08bytes数据，IDE,第2个问题，CAN总线优先级问题逐位仲裁机制,CAN总线上的设备(节点)是检测到总线空闲才发送的，节点每次发送的数据都很短，在极短的时间就能发送完成，这样数据不会碰撞，但当总线发送数据量很大的情况下，难免会有两个设备同时发送的情况。就靠ID的大小来解决。,Node B：00011101101(0xED) VS Node A：000
3、11101111(0xEF),举例说明两个ID同时发送，逐位仲裁的方法,得出的结论，ID号小的能获得较高的优先级。 通过这样做，既照顾了数据优先性，碰撞的概率也降到极低的程度,第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收过滤机制,过滤机制是靠设置接收的ID和屏蔽位共同完成的。,1.默认情况下，总线上的节点接收所有的数据。,2.只接收某一个ID号的数据帧的情况是这样实现的：设定要接收的ID号到节点的CAN控制器中，并且把相应的屏蔽位全设置为1.例如：要接收ID号为0x317的标准数据帧：,对于标准帧，ID和MSK都是11位的，一个ID的bit就对应一个屏蔽的bit,屏蔽的某位为1就说明接收到的I
4、D的那一位必须与设定ID那一位相同，如果不相同就不接收；而屏蔽位为0接收的ID那一位可以是(0或1),第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收过滤机制,2.接收一部分ID号的实现： 例如：要接ID号为0x310到0x317标准数据帧。,011 0001 0000 b -0x310 011 0001 0001 b -0x311 011 0001 0010 b -0x312 011 0001 0011 b -0x313 011 0001 0100 b -0x314 011 0001 0101 b -0x315 011 0001 0110 b -0x316 011 0001 0110 b -0x
5、317,111111111000b 屏蔽位,第3个问题，CAN总线上节点对数据的选择接收过滤机制,一个实际的例子，配料系统(简装版),工作过程： 1,监控计算机确定哪些配料控制器进行配料任务，发选中消息给主控制器，主控制器发送一条选中信息给所有的配料控制器，告知配料控制器哪些进行配料工作。 2,主控制器按一定顺序发送启动信息，让配料控制器启动，配料控制器启动后发送一条启动成功的应答消息。 3,配料控制器启动后开始称量物料,把物料的流量值周期性的发送给监控机。 4,如果某个配料控制器出现故障，要发送报警信息。 5,当系统要停止时，主控制器发送停止命令，让配料控制器停止工作，并应答。,一个实际的例
6、子，配料系统CAN通信设计,先对所有收发信息进行统计：这里介绍主控制器的信息和配料控制器的信息,主控制器传送的信息有： 发送： a.配料控制器选中信息，所有控制器都接收，优先级较低 b.配料控制器启动/停止信息，针对某控制器来控制启动停止,优先级一般 接收： a.各个配料控制器发送的报警信息, 要能区分出是哪个控制器发的， 优先级较高 b.各个配料控制器的启动/停止应答信息，能区分出是哪个控制器，优先级一般,配料控制器传送的信息有： 发送： a.发送实时称量的信息，各个控制器要有区分，优先级一般 b.各个配料控制器发送的报警信息, 要能区分出是哪个控制发的， 优先级较高 c. 各个配料控制器发
7、送启动停止应答信息，能区分出是哪个控制器发的，优先级一般 接收： a.配料控制器选中信息，所有控制器都接收，优先级较低 b.主控制器发出来的启动/停止信息，针对不同控制器，优先级一般,一个实际的例子，配料系统CAN通信设计,ID设计,在进行CAN总线通信的设计时，要注意： 1,要能区分出各种不同的信息， 用ID号来标识。 2,要区分出各种不同信息的优先级，比如发生了报警，优先级要高。 3,要区分出信息是要大家都接收的还是只针对某一个控制器的。(接收过滤) 比如有8个配料控制器,采用标准帧进行设计，问题可以如下解决：,最前2bit设为优先级 00 最高 01 一般 10 较低 11 最低,最后4
8、bit设为控制器号 1111=15为主控制器 00011000,18# 0000相当于所有控制器 (用于区分不同控制器),中间5bit可以代表各种消息 00001 配料控制器发送的报警 00010 主控制器发送的启动/停止信息 00011 配料控制器发送的流量信息 00100 配料控制器发送的启/停应答 00101 主控制器发送的选中信息,11 bit ID的使用,例如1#配料控制器发送的报警信息 00000010001 = 0x11 2#控制器发送的流量值信息 01000110010 = 0x232 主控制器发送给2#的启/停信息 01000100010 = 0x222,一个实际的例子，配料
9、系统CAN通信设计,数据设计,细心的同学发现，我们上面设计的ID有的是主控制器发送给2#配料控制器的启/停信息，一个ID只能代表一个意思？ 那是让2#启动还是停止呢？别忘了，我们还除了ID 可用外还有08bytes的数据区可以用，它可以装我们要发送的数据。例如：控制配料控制器的启动停止，相当于一个开关量，我们最多用一个字节的数据就够了。数据为0xFC表示启动, 0xFE表示停止 所以让2#配料控制器启动的数据帧为： ID:01000100010 = 0x222 (ID号) DLC： 1 (数据长度) 数据：0xFC (1个字节的数据)让2#配料控制器停止的数据帧为： ID: 010001000
10、10 = 0x222 (ID号) DLC： 1 (数据长度) 数据： 0xFE (1个字节的数据),一个实际的例子，配料系统CAN通信设计,接收屏蔽,还有一个问题： 接收方怎么选择信息？ 2个例子: 1.主控制器接收18号配料控制器的报警信息,前面说过它们的报警信息为以下这一组: 00000010001 = 0x011 1#配料控制器发送的报警信息 00000010010 = 0x012 2#配料控制器发送的报警信息 00000010011 = 0x013 3#配料控制器发送的报警信息 00000010100 = 0x014 4#配料控制器发送的报警信息 00000010101 = 0x015
11、 5#配料控制器发送的报警信息 00000010110 = 0x016 6#配料控制器发送的报警信息 00000010111 = 0x017 7#配料控制器发送的报警信息 00000011000 = 0x018 8#配料控制器发送的报警信息 11111110000 = 0x7F0 屏蔽位2.主控制器发送给2#的启/停信息,由于只有2#配料控制器接收，所以是全屏蔽的地方。 01000100010 = 0x222 111111111111 = 0x7FF,一个实际的例子，配料系统协议表,对照信息表、ID的分配、数据的意义来制定协议表,注：ID号里的x代表的是跟控制器相关的数据(实际x是控制器号)，
12、x的取值范围0F,一个实际的例子，配料系统23人一组试试协议,23人一组，来模拟配料系统，一个同学做主控制器，其它的同学做配料控制器,模拟配料系统的工作过程。 1.定好配料控制器的号，按上面的协议表定出各条消息(ID和数据)。 2.主控制器发送选中命令，配料控制器同学看接收到的信息判断自己是否被选中。 3.主控制器依次给配料控制器同学发送启动命令，配料控制器同学回应一个启动成功消息。 4.配料控制器的同学发送流量值信息, 主控制器同学可以用虚拟液位来看流量。 5.配料控制器的同学发送报警信息。 6.主控制器的同学区分是哪个配料控制器发送的报警信息。 7主控制器同学依次给配料控制器发送停止信息，配料控制器的同学收到后发送一个停止成功消息。 把发送的数据和接收到的数据，附在作业上。 会出现的问题：如果都按照上面的协议表做实验，大家都是连在总线上的，会出现协议冲突，每一组同学可以用扩展帧来制定自己的协议(比如:用ID12, ID13两位代表组号)，既解决冲突，又能把第5题做完。 作业按组交。第5题按一小组做一份，前四题每个做自己的。,动动手吧，玩一会再把作业做了！,1.先把数据帧的格式复习一下，做做数据帧的收发实验,2.优先级实验,3.实验滤波实验,4.用一下虚拟设备,
