30.1實驗內(nèi)容

通過本實驗主要學習以下內(nèi)容：

• CAN的簡介

• GD32F303 CAN工作原理

• 通過CAN實現(xiàn)回環(huán)收發(fā)

30.2實驗原理

30.2.1CAN概述

CAN 是Controller Area Network的縮寫，是由德國BOSCH公司開發(fā)的，已成為ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。其主要應用場合為汽車和工業(yè)控制。CAN具有傳輸距離長，傳輸可靠、強大的糾錯機制等特點，其高性能和可靠性已被廣泛認同，現(xiàn)在已經(jīng)成為汽車、工業(yè)自動化、醫(yī)療設備等領域應用最廣泛的總線之一。

30.2.2CAN總線拓撲

CAN總線拓撲圖如下：

CAN 控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平，一般將兩根線分別命名為CAN_H和CAN_L。總線電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平發(fā)生變化，將消息發(fā)送給接收方。 當CAN總線上的電位差為0V時，表示隱性電平，隱性電平代表邏輯“1”；當CAN總線上有電位差時（大概在2.5V左右），表示顯性電平，顯性電平代表邏輯“0”。總線空閑時，默認為隱性電平，即總線電位差為0。

CAN總線的特點可以總結為：

1. 多主

與USART-485這種一主多從類型總線不同，CAN總線是多主控制，即總線上沒有主機從機之分，所有設備都是處于平等的地位。

1. 消息格式

CAN總線上的消息都以固定格式發(fā)送。當兩個以上的單元同時開始發(fā)送消息時，根據(jù)標識符（Identifier以下稱為ID）決定優(yōu)先級。ID并不是表示發(fā)送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優(yōu)先級。

1. 通信速度快，通信距離遠

CAN最高可達1Mbps波特率，理論最遠距離可達10Km，當然此時通訊速率較低，只有5Kbps以下。

1. 具有錯誤檢測、錯誤通知和錯誤恢復功能

CAN總線具有強大的錯誤檢測、通知和恢復功能。當一個單元發(fā)生錯誤時其他單元會進行報錯，正在發(fā)送的單元檢測到錯誤后，會立即強制結束當前發(fā)送，并嘗試重新發(fā)送（功能可配置），當發(fā)送錯誤的次數(shù)達到一定值后，該單元會自動從總線中退出，直到應用程序讓其重新加入總線為止。

1. 半雙工異步通訊

CAN的總線的查分信號，決定了CAN總線實際為半雙工通訊，另外由于CAN總線沒有時鐘線，所以是異步通訊，故要求CAN總線上的所有單元的波特率都要設置一致。

30.2.3CAN幀的種類

CAN總共有如下五種類型的幀種類：

• 數(shù)據(jù)幀

用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?，也是最常用的一種幀種類

• 遙控幀

接收單元向具有相同ID的發(fā)送單元請求數(shù)據(jù)時所需要的幀種類

• 錯誤幀

一種非常重要的幀種類，錯誤幀是當總線上有錯誤時，檢測到錯誤的單元向其他單元通知錯誤的幀。

• 過載幀

用于接收單元通知其他單元其還沒有準備好的幀種類

• 幀間隔

用于幀和幀之間分離的幀

30.2.4CAN協(xié)議的解析

介紹了CAN的一些基本指示后，可能讀者還是不太明白幀ID是什么，CAN的發(fā)送和接收是怎么實現(xiàn)的，是否就像串口一樣發(fā)送數(shù)據(jù)就可以？實際上CAN需要遵循CAN協(xié)議，這樣每個CAN單元才可以準確無誤的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，CAN強大的錯誤檢測、錯誤通知等機制也是依托于標準CAN協(xié)議。下面以數(shù)據(jù)幀來解析下CAN的協(xié)議。