Интерфейс связи CAN
История развития
CAN- интерфейс CAN -протокол был разработан фирмой Robert Bosch GmbН для использования в автомобильной электронике, отличается повышенной помехоустойчивостью, надежностью и обладает следующими возможностями: работает по витой паре на расстоянии до 1 км. конфигурационная гибкость, получение сообщений всеми узлами с синхронизацией по времени, неразрушающий арбитраж доступа к шине, режим мультимастер, обнаружение ошибок и передача сигналов об ошибках, автоматическая передача сбойных сообщений при получении возможности повторного доступа к шине, различие между случайными ошибками и постоянными отказами узлов с возможностью выключения дефектных узлов,
CAN- интерфейс С AN -протокол распространяется на следующие уровни: Физический уровень определяет, как именно будут передаваться сигналы, их электрические уровни и скорость передачи. Транспортный уровень представляет собой ядро CAN-протокола. Он отвечает за синхронизацию, арбитраж, доступ к шине, разделение посылок на фреймы, определение и передачу ошибок и минимизацию неисправностей. Объектный уровень обеспечивает фильтрацию сообщений и обработку сообщений и состояний.
CAN- интерфейс
Физический уровень
Физический уровень Дифференциальное включение приемопередатчиков обеспечивает подавление синфазной помехи. Уровень сигналов составляет 1/3 от значения напряжения питания. Напряжение питания не определяется жестко. Максимальное расстояние между узлами — до 1 км. Скорость обмена до 1 Мбит/с при длине линии 60 м.
Физический уровень
Физический уровень
Физический уровень Возможность применения гальванической развязки, причем гальваническая развязка может устанавливаться либо между приемопередающим буфером и микросхемой, обеспечивающей функции CAN, либо между микросхемой и остальной системой.
Типы фреймов в CAN- протоколе В CAN протоколе определены следующие типы фреймов: фрейм данных перемещает данные с передатчика на приемник (приемники); удаленный фрейм запрашивает передачу фрейма данных, связанного с определенным идентификатором; фрейм ошибки выражает, какой узел обнаружил ошибку шины/сети; фрейм перегрузки обеспечивает задержку между передачей фреймов, чтобы управлять потоком данных.
Формат фреймов в CAN- протоколе Стандартный фрейм
Формат фреймов в CAN- протоколе Стандартный фрейм
Типы фреймов в CAN- протоколе Расширенный фрейм фрейм
Формат фреймов в CAN- протоколе Расширенный фрейм
Поле SOF (Start of Frame) находится в начале фрейма данных и удаленного фрейма и содержит один доминирующий бит. Поле арбитража Arbitration Field содержит 11битовый идентификатор и RTR бит, показывающий, является данный фрейм фреймом данных или удаленным фреймом. Идентификатор предназначен для адресации сообщений и используется механизмом арбитража. Управляющее поле Control Field содержит 6 битов, из которых 4 бита (DLC0DLC4) составляют поле Data Length Code, показывающее количество байтов данных, которое будет передаваться в поле данных; два других бита зарезервированы для следующих редакций протокола. Поле данных Data Field содержит передаваемые данные, причем количество передаваемых байтов указывается в поле Control Field и не может превышать 8. Поле СRC обеспечивает механизм избыточного контроля по четности передаваемых данных. Поле подтверждения ACK Field содержит участки ACK Slot и ACK Delimiter и выполняет следующую функцию: передающий узел посылает по одному рецессивному биту на каждом из участков, а приемник, если он принял сообщение без сбоев, устанавливает на линии доминирующий бит в поле ACK Slot. При наложении рецессивного и доминирующего уровней на линии устанавливается доминирующий, и это событие сигнализирует передающему узлу о том, что передача прошла нормально и повтор не требуется. Поле конца фрейма EOF содержится в фрейме данных и удаленном фрейме и состоит из семи рецессивных битов. Формат фреймов в CAN- протоколе
Арбитраж CAN- протоколе При одновременной передачи фрейма на линию, узел с идентификатором с самым низким значением выигрывает арбитраж.
Ошибки в CAN- протоколе CAN протокол обеспечивает механизмы обнаружения следующих типов ошибок: Разрядная ошибка Ошибка подтверждения Ошибка заполнения CRC ошибка Ошибка формы
Прерывания в CAN- протоколе
Протокол CANopen
Стандартные сервисы CANopen
Словарь CANopen Основной функциональной единицей протокола CANopen является объект. Под объектом может пониматься набор данных, несущих информацию о параметрах (например, показания датчика температуры), конфигурации узла или сети, возникших ошибках и т.п. Поэтому для устройства (узла) необходимым условием работы в сети является наличие словаря, представляющего собой группу доступных в определенном порядке объектов.
Словарь CANopen Объект имеет следующие атрибуты: Индекс Подындекс Текст Формат Адрес Группа По умолчанию Мин./Макс. CallBack
Heartbeat- сервис Сервис реализует контрольное тактирование в виде периодической передачи специального широковещательного heartbeat -сообщения ( heartbeat – «сердцебиение»), обеспечивая слежение за состоянием устройств в сети.
NMT- сервис NMT-сервис ( network management ) служит для управления состояниями узлов сети со стороны мастера. Сервис позволяет удалѐнно изменять сетевое состояние устройства.
SDO и PDO- сервисы Для медленного обмена данными, например, для изменения настроек конечных устройств, просмотра банков событий и т.д. используется SDO-сервис ( service data objects ), работающий по принципу «клиент-сервер» («запрос-ответ»). Протокол делится на два типа взаимодействия: это запрос параметра от сервера (SDO upload protocol ) и запись параметров в сервер (SDO download protocol ). Оперативный ( realtime ) обмен данными между узлами сети, как правило, осуществляется с помощью PDO-сервиса ( process data objects ), обеспечивающего периодическую или событийную (по требованию пользователя) отправку запакованных широковещательных сообщений длиной до 64 бит (передача сообщений является неподтверждаемой). PDO условно делятся на входящие (RPDO) и исходящие (TPDO). Устройства, в конкретный момент времени выдающие PDO на шину, называются производителями ( producer ), а принимающие эти PDO – потребителями ( consumer ). Сообщение PDO содержит в себе данные, набранные из данных других объектов словаря CANopen. Другими словами, отправляет значения выбранных пользователем объектов словаря в автоматическом режиме. Отображение объектов в PDO описывается структурой, называемой PDO-отображением (PDO- mapping ). Это отображение связывает принимаемые/отправляемые данные с конкретными объектами словаря.
