CANBUS协议-物理层及链路层详细分析资料

CAN协议规范解析CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种高性能、实时性强、可靠性高的现场总线通信协议。

它最初是由德国Bosch公司为汽车电子系统开发的，现已广泛应用于汽车、工业自动化、电力系统等领域。

CAN协议规范完整，包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。

1.物理层CAN协议的物理层使用两根信号线CAN_H和CAN_L构成差分传输线路。

CAN_H线接收高电平信号，CAN_L线接收低电平信号，通过这种方式实现数据的传递和接收。

这种差分传输方式具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。

物理层还包括传输速率的定义，CAN协议支持多种传输速率，常用的有1 Mbps、500 kbps、250 kbps、125 kbps等。

选择不同的传输速率可以根据实际需求进行配置。

2.数据链路层数据链路层主要负责将上层应用发送的数据封装成CAN帧，并在总线上进行传输。

CAN帧由以下四个部分组成：起始位（SOF）、标识符（ID）、数据域（Data）和CRC校验码。

起始位用于同步接收方的时钟，标识符用于区分不同的数据帧，数据域用于传输应用数据，CRC校验码用于检测数据的传输错误。

CAN协议支持标准帧和扩展帧两种类型的数据帧，标识符的长度不同，标准帧为11位，扩展帧为29位。

扩展帧可以提供更多的ID范围，适用于大规模网络通信。

数据链路层还包括数据帧的发送和接收机制。

CAN协议采用一种优先级机制，不同的数据帧有不同的优先级，优先级高的数据帧可以打断正在传输的低优先级数据帧。

这种机制能够保证高优先级数据的实时性和可靠性。

3.网络层网络层主要负责CAN网络中节点之间的通信，包括数据的路由和过滤。

CAN网络支持多个节点的连接，节点之间可以通过总线进行双向通信。

每个节点可以发送和接收数据帧，通过标识符来区分不同节点的数据帧。

网络层还包括数据的过滤和控制，可以根据接收节点的ID进行过滤，只接收符合条件的数据帧。

标准CANBUS协议链路描述1.物理层描述1.1诊断座定义诊断座使用标准OBD II接口，诊断接头采用CAN诊断接头，诊断座形状见图1所示。

1 2 3 4 5 6 7 89 10 11 12 13 14 15 16图1 诊断座形状其中16pin表1 引脚定义2.链路层描述2.1 电气特性(1) 工作电平TOOLS工作电平：12V(2) 通讯电平总线电平0 = 显性（dominant）总线电平1 = 隐性（recessive）总线闲置= 隐性（recessive）CAN_HIGH: 隐性为2.5V，显性为3.5VCAN_LOW：隐性为2.5V，显性为1.5V2.2位格式2.3通讯方式CAN通讯方式。

2.4波特率使用的波特率为500Kbps。

2.5帧格式帧格式：Extended CAN ，请参考ISO CAN 协议CAN 标准帧信息为11个字节包括两部分信息和数据部分，前3个字节为信息部分字节1 为帧信息第7位FF 表示帧格式（在标准帧中FF＝0，在扩展帧中FF＝1）第6位RTR 表示帧的类型（RTR=0表示为数据帧RTR=1表示为远程帧）DLC 表示在数据帧时实际的数据长度字节2－3 为报文识别码11位有效字节4－11 为数据帧的实际数据，远程帧时无效CAN诊断器数据帧格式：本数据帧采用不定长格式，其各部份含义如下：0x55，0xAA，LEN，Data1，,Data2，…，Datan，CS说明：1、长度（LEN）含义规定为LEN之后的字节个数（不包含LEN及CS）；2、CS为0xAA之后所有字节（不包含CS）的异或校验。

CAN总线的分层结构
CAN技术协议规范的目的是为了在任何两个CAN器件之间建立兼容性，为了达到设计的透明度和实施的灵活性，根据1SO/OSI参考模型，CAN被细分为物理层(Physical Layer)和数据链路层(Data Link Layer)。

图1为CAN的IS0/OSI 的参考模型的层结构：
图 1 CAN的IS0/OSI参考模型的分层结构
（1）物理层定义信号传输的方法，因而涉及驱动器/接收器的特性、位定时、位编码、解码、同步等内容，但对总线媒体装置，诸如驱动器/接收器特性未作规定，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）数据链路层包括逻辑链路控制子层(LLC，Logical Link Control)、介质访问控制子层(MAC，Medium Access Control)。

逻辑链路控制子层(LLC)主要负责为远程数据请求以及数据传输提供服务，涉及报文滤波、过载通知、以及恢复管理等。

介质访问控制子层(MAC)的作用主要是定义传送的规则，也就是控制帧的结构、执行总线仲裁、错误检测、错误标定(Error signaling)、故障界定(Fault confinement)以及总线的开启与关闭、报文的接收和发送等。

MAC子层是CAN协议的核心，其特性不存在修改的灵活性。

CAN总线（CAN-bus）是一种串行通信总线系统，被广泛应用于汽车和工业自动化领域，CAN总线的物理层定义了总线的位速率、位定时、电气特性、传输介质等。

CAN总线的位速率可以根据实际需要进行设置，常见的有500Kbps和250Kbps等。

CAN总线的位定时决定了通信的可靠性和稳定性，需要满足一定的时序要求。

数据链路层是CAN总线的重要组成部分，包括逻辑链路控制、媒体访问控制和差错控制等子层。

逻辑链路控制子层负责建立和维护通信节点之间的逻辑连接；媒体访问控制子层采用CSMA/CD协议，实现总线访问控制和数据传输；差错控制子层用于检测和处理总线上的错误。

在实际应用中，CAN总线可以采用单线或双线模式，根据实际情况选择合适的线数和线型。

同时，为了提高总线的可靠性和稳定性，可以采用一些措施，如波特率自适应、节点故障检测和自动重发等。

总之，CAN总线是一种广泛应用于汽车和工业自动化领域的串行通信总线系统，具有高可靠性和稳定性。

CAN总线标准定义了总线的物理层和数据链路层，为实际应用提供了重要的支持和保障。

can总线报告资料一、概述CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车和工业领域的串行通信协议。

它具有高可靠性、高实时性和高带宽的特点，被广泛应用于车辆电子控制系统、工业自动化控制系统等领域。

本报告旨在介绍CAN总线的基本原理、应用领域和技术特点。

二、CAN总线的基本原理1. 物理层CAN总线采用双绞线进行数据传输，通信速率可达到1Mbps。

它采用差分信号传输，具有抗干扰能力强的特点。

CAN总线的物理层标准有CAN 2.0A和CAN 2.0B两种，分别适用于不同的应用场景。

2. 数据链路层CAN总线采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的数据链路层协议。

它通过监听总线上的数据活动来实现多节点之间的数据传输。

当多个节点同时发送数据时，会发生冲突，此时通过冲突检测和重新发送机制来解决冲突问题。

3. 帧格式CAN总线的数据传输以帧为单位进行。

CAN帧由起始位、标识符、控制位、数据域和校验位组成。

其中，标识符用于区分不同的数据帧，数据域用于传输实际数据，校验位用于检测数据的正确性。

三、CAN总线的应用领域1. 汽车电子控制系统CAN总线被广泛应用于汽车电子控制系统，如发动机控制单元（ECU）、制动系统、空调系统等。

它可以实现多个控制单元之间的高速数据传输和实时协同工作，提高整车的性能和安全性。

2. 工业自动化控制系统CAN总线在工业自动化领域的应用也非常广泛。

它可以连接各种传感器、执行器和控制器，实现工业设备之间的数据交换和控制。

通过CAN总线，工业自动化系统可以实现高效、可靠的数据传输和实时控制。

3. 其他领域除了汽车和工业领域，CAN总线还被应用于其他领域，如航空航天、医疗设备、军事装备等。

它的高可靠性和实时性使得CAN总线成为这些领域中的首选通信协议。

四、CAN总线的技术特点1. 高可靠性CAN总线采用差分信号传输和冲突检测机制，具有抗干扰能力强的特点。

can总线应用层协议实例解析一、简介CAN总线（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车、工业自动化、家庭等领域的现场总线技术。

它是一种串行通信协议，可以在短距离和长距离传输中实现高可靠性的数据传输。

本篇文章将通过一个简单的CAN总线应用层协议实例来解析CAN总线的物理层、数据链路层和应用层。

二、物理层CAN总线的物理层包括传输介质、收发器和信号电平。

其中，传输介质可以是双绞线、同轴电缆等；收发器负责将数字信号转换为模拟信号或反向转换；信号电平采用差分电压进行数据传输，具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。

三、数据链路层CAN总线的数据链路层定义了数据传输的规则和机制，包括数据帧、远程帧和错误控制。

数据帧由标识符、数据段和控制段组成，用于传输实际的数据；远程帧用于请求发送数据，但没有数据段；错误控制包括位错误检测和错误帧发送等功能。

四、应用层CAN总线的应用层定义了实际应用中需要的数据格式和协议。

例如，在汽车中，应用层可以定义车辆控制指令、传感器数据等的数据格式和协议。

应用层还提供了应用程序接口，使得用户可以轻松地使用CAN总线进行通信。

五、协议实例下面是一个简单的CAN总线应用层协议实例，用于控制车辆的灯光系统：1. 数据帧格式：每个数据帧包括标识符、控制段和数据段。

在此实例中，标识符表示灯光控制指令，控制段包括指令类型和指令参数，数据段包括指令的具体参数值。

2. 指令类型：指令类型包括打开前大灯、关闭前大灯、打开尾灯等。

每个指令类型都有一个唯一的标识符。

3. 指令参数：指令参数根据指令类型的不同而变化。

例如，打开前大灯的指令参数包括亮度等级和闪烁频率，关闭尾灯的指令参数为空。

4. 数据传输：当车辆的灯光控制系统接收到一个数据帧时，它会根据标识符判断指令类型和参数，然后执行相应的控制操作。

同时，控制系统还可以将传感器数据或其他信息封装成数据帧发送到CAN总线上。

5. 错误控制：如果数据传输过程中出现错误，控制系统会自动发送错误帧，通知其他节点出现错误。

文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.第1章 现场总线CAN-bus1.1 CAN-bus 物理层物理层主要是完成设备间的信号传送，把各种信息转换为可以传输的物理信号（通常为电信号或光信号），并将这些信号传输到其他目标设备。

基于该目的，CAN-bus 对信号电平、通信时使用的电缆及连接器等做了详细规定。

CAN-bus 由ISO 标准化后发布了两个标准，分别是ISO11898（125kbps~1Mbps 的高速通信标准）和ISO11519（小于125kbps 的低速通信标准）。

这两个标准仅在物理层不同，在数据链路层是相同的。

1.1.1 CAN 收发器与信号电平位于CAN-bus 物理层的器件要完成逻辑信号与电缆上物理信号的转换，该器件被称为收发器，其外形如图1.1所示。

图1.1 CAN 收发器的引脚与实物图CAN-bus 使用两根线缆进行信号传输，如图1.2所示，这两根线缆的名称分别为CAN_High 和CAN_Low （简称CAN_H 和CAN_L ）。

CAN 收发器根据两根线缆之间的电压差来判断总线电平，这种传输方式被称为差分传输。

线缆上传输的电平信号只有两种可能，分别为显性电平和隐性电平，其中显性电平代表逻辑0，隐性电平代表逻辑1。

ISO11898和ISO11519-2电信号数据对比如表1.1所示。

表1.1 ISO11898和ISO11519-2电信号数据对比图1.2 双绞线文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.双绞线（屏蔽/非屏蔽）双绞线（屏蔽/非屏蔽）CAN-bus 采用双绞线连接，并配合差分传输方式，可以有效的抑制共模干扰。

共模干扰是指信号线上的干扰信号的幅度和相位都相同，如图1.3所示。

例如通信电缆被一个电磁脉冲辐射了，根据中学的物理知识我们知道交变的磁场能感应出产生交变的电场，反映在信号电位上就是出现了瞬间的电压跌落或尖峰。

CAN总线工作原理1. 介绍CAN（Controller Area Network）总线是一种串行通信协议，用于在汽车、工业控制和其他领域的电子设备中传输数据。

它是一种高性能、可靠且实时的通信系统，可以连接多个节点，使它们能够相互通信。

CAN总线的工作原理基于分布式网络的概念，其中每个节点都可以发送和接收消息。

这种分布式的通信架构使得CAN总线非常适合在复杂的系统中进行数据交换。

2. 物理层CAN总线的物理层使用差分信号传输，其中两根导线分别被称为CAN_H和CAN_L。

CAN_H线携带高电平信号，而CAN_L线携带低电平信号。

这种差分信号的设计可以提高抗干扰能力，使得CAN总线能够在噪声环境中可靠地工作。

CAN总线的物理层还定义了传输速率，常见的速率包括1 Mbps、500 kbps、250 kbps和125 kbps等。

较高的速率可以提供更高的数据传输能力，但也会增加传输的误码率。

3. 数据帧格式CAN总线使用数据帧来传输信息。

数据帧由以下几个部分组成：•报文起始位（SOF）：用于标识报文的开始。

•标识符（ID）：用于唯一标识报文的发送者和接收者。

•控制位（Control）：包含一些控制信息，例如数据长度和帧类型。

•数据域（Data）：包含实际的数据信息。

•CRC（Cyclic Redundancy Check）：用于检测数据传输过程中的错误。

•确认位（ACK）：用于确认数据帧是否被成功接收。

•结束位（EOF）：用于标识报文的结束。

CAN总线使用基于事件的通信模式，即只有在总线空闲时才能发送数据帧。

当多个节点同时尝试发送数据时，会发生冲突，这种情况称为总线冲突。

为了解决总线冲突，CAN总线采用了一种冲突检测和处理机制，称为非破坏性位定址（Non-Destructive Bitwise Arbitration）。

在非破坏性位定址中，每个节点在发送数据时都会监测总线上的数据信号。

如果发送的数据与总线上的数据不一致，节点会停止发送数据，以避免干扰其他节点的通信。

CAN总线协议协议名称：CAN总线协议一、引言CAN总线协议是一种用于控制器局域网（Controller Area Network）的通信协议，旨在实现不同设备之间的可靠通信。

本协议规定了CAN总线通信的物理层、数据链路层和应用层的相关规范和要求。

二、物理层1. 传输介质：CAN总线协议使用双绞线作为传输介质，可选用不同的传输速率，包括1 Mbps、500 kbps、250 kbps、125 kbps等。

2. 帧格式：CAN总线协议采用非归零码（Non-Return-to-Zero）的差分信号传输方式。

每个CAN帧由起始位、标识符、控制位、数据域、CRC校验码和结束位组成。

3. 线路电平：CAN总线协议定义了两个不同的电平，分别为高电平（H）和低电平（L）。

CAN总线上的节点通过差分电压来解析通信信号。

三、数据链路层1. 帧类型：CAN总线协议定义了四种不同类型的帧，包括数据帧（Data Frame）、远程帧（Remote Frame）、错误帧（Error Frame）和过载帧（Overload Frame）。

2. 帧发送：节点在发送数据帧之前，需要首先发送一个帧开始位（SOF）来同步接收节点。

发送节点在发送完整帧后，等待接收节点的确认帧（ACK）来确认数据的接收情况。

3. 帧接收：接收节点在接收到完整的数据帧后，发送确认帧（ACK）给发送节点。

如果接收到错误帧，接收节点会发送错误帧回应（Error Frame Acknowledge）来通知发送节点。

四、应用层1. 标识符：CAN总线协议中的标识符用于区分不同的消息。

标识符由11位或29位组成，其中11位标识符用于标准帧，29位标识符用于扩展帧。

2. 数据域：CAN总线协议中的数据域可包含0至8字节的数据。

发送节点和接收节点使用相同的标识符来识别数据域中的信息。

3. 远程帧：远程帧用于请求其他节点发送特定标识符的数据帧。

接收节点收到远程帧请求后，会发送相应的数据帧回应。