CAN基础培训-数据链路层.pdf

CAN基础培训与数据链路层是本文件关注的焦点，文中从多个角度介绍了CAN（Controller Area Network）总线技术，尤其侧重于数据链路层的细节。CAN是一种高性能的串行通信协议，最初由德国汽车公司博世在1980年代初期开发，广泛应用于汽车和工业自动化领域。 ### CAN总线标准与OSI参考模型 CAN总线标准可以分为底层标准和高层协议。底层标准化有CAN2.0标准，包括CAN2.0A和CAN2.0B。在CAN2.0A中，29位ID被视为错误，而CAN2.0B区分Passive和Active两种模式，其中CAN2.0B Passive仅识别11位ID数据帧，而CAN2.0B Active则能够识别11位和29位ID数据帧。此外，CAN总线还遵循ISO11898标准系列，其中ISO11898-1至-5部分分别涉及数据链路层、高速介质访问单元、低速容错介质相关接口、时间触发通信以及带有低功耗模式的高速介质访问单元。 ### 数据链路层功能 数据链路层承担了多主的基于优先级的总线访问，非破坏性的基于竞争的仲裁机制，远程数据请求功能，以及通信的配置灵活性。此外，它还包括错误检测、报文自动重发以及对临时与永久错误的界定。数据链路层的错误检测功能不仅限于简单的循环冗余校验（CRC），还包括帧检查、确认机制和应答处理。 ### 数据链路层通信机制 在通信机制方面，CAN数据链路层利用帧起始、远程发送请求（RTR）、标识符（ID）、扩展数据长度代码（DLC）、应答帧、帧结束以及间歇场界定符等基本构成，以实现可靠的网络通信。缩写中的各个部分，如SOFRTR（Start of Frame Remote Transmission Request）标识符扩展、数据长度代码（DLC）和应答帧结束（ACK）等，均是CAN网络通信中不可或缺的组成部分。 ### 报文发送过程 报文发送时，CAN节点会检测总线状态，确保在总线处于空闲状态时发送报文。发送报文过程中，进行“回读”是CAN通信的关键一环，即发送节点会监视自己发送的位，并将其与总线上实际的位进行对比，以保证报文的正确发送。在“线与”机制下，如果总线上多个节点同时发送，高电平（显性位）会覆盖低电平（隐性位），因此ID值较小的报文具有较高的优先级。这种仲裁机制是非破坏性的，即未赢得仲裁的节点会在仲裁结束后进入“只听”状态，并在总线再次空闲时尝试重新发送报文。 ### 错误检测与处理 CAN协议在数据链路层提供了强大的错误检测功能，能够检测报文、格式、填充、CRC和位填充错误。所有节点都会监督通信，并将出错的报文视为无效。任何节点在检测到错误后，都会发送一个错误帧，通知其他节点发生错误，从而实现错误的检测和恢复。 ### 总结 以上所述内容详细阐述了CAN总线技术在数据链路层的设计和实现，以及其在错误处理、报文发送机制等方面的应用。CAN作为车辆总线标准，在实时控制和分布式控制领域得到了广泛应用，其优势在于高可靠性和灵活性，能够很好地满足实时控制对通信时间性和可靠性的要求。