(精品)车载网络第三章 控制器局域网.ppt

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1、正文 主编第三章控制器局域网第一节概述第二节CAN协议第三节CAN的基本组成和数据传输原理第四节CAN主要部件的结构原理第五节CAN设计基础第一节概述一、CAN总线的特性二、CAN总线的位数值表示与通信距离一、CAN总线的特性1.CAN的特点2.CAN数据传输系统的优点3.传输线颜色特点1.CAN的特点1)CAN支持从几千到1Mbits的传输速率。2)使用廉价的物理传输媒介。3)数据帧短，实时性好，降低了有效数据传输的速度。4)错误检测校正能力强，系统可靠性高。5)多站同时发送信息，模块可以优先获取数据。6)能判断暂时错误和永久错误的节点，具有故障节点自动脱离功能。7)大部分CAN在丢失仲裁或

2、出错时，具有信息自动重发功能。2.CAN数据传输系统的优点1)将传感器信号线减至最少，更多的传感器信号进行高速数据传输。2)组网自由，功能扩展能力强。3)总线利用率高，数据传输距离长，可达10km；数据传输速率高，可达1Mbits。4)CAN总线符合国际标准，便于一辆车上不同生产厂家的电控单元间进行数据交换。5)电控单元实时监测。6)电控单元和电控单元插接器端子最小化应用，节省电控单元的有限空间。7)节省大量有色金属，成本相对较低。3.传输线颜色特点CAN总线基本颜色为橙色；CAN-L(低位)均为棕色；CAN-H(高位)中的驱动系统传输线为黑色，舒适系统传输线为绿色，信息系统传输线为紫色。二、

3、CAN总线的位数值表示与通信距离图3-1总线位的数值表示二、CAN总线的位数值表示与通信距离表3-1CAN总线任意两节点之间的最大传输距离位速率/（Kbit/s）10005002501251005020105最大距离/m4013027053062013003300670010000第二节CAN协议一、概述二、CAN的分层结构三、不同版本通信协议与互联一、概述CAN技术的应用推广，要求通信协议标准化。1991年9月，Bosch公司制定并发布了CAN技术规范(Version2.0)，该技术规范包括A和B两部分。表3-2CAN协议与相关标准名称位速率/（Kbits）规格使 用 范 围SAE J193

4、911250双线制，屏蔽式双绞线载货汽车，大型客车SAE J193912250双线制，屏蔽式双绞线，供给电压12V农业机械SAE J2284500双线制，双绞线（无屏蔽）汽车（高速：动力传动系统）SAE J2411333，833单线制汽车（低速：车身系统）NMEA2000625，125，250，500，1000双线制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V船舶Device Net125，250，500双线制，屏蔽式双绞线，供给电源，供给电压24V工业设备CANopen10，20，50，125，250，500，800，1000双线制，双绞线，选用（屏蔽，电源）工业设备SDS50，125，500，

5、1000双线制，屏蔽式双绞线选用（电源）工业设备一、概述表3-3通信协议按速度分类电通信光通信等级通信速率/（Kbits）用途协议A010（车身系统）照明装置、电动车窗、电动座椅、中央门锁等低速CAN（0125Kbits），LINB10125（状态信息系统）组合仪表、驱动信息、自动空调、故障诊断J1850，VANC1251000（实时控制系统）发动机、自动变速器、ABS、电子悬架等高速CAN（12510000Kbits）D50000（多媒体）D2B光纤通信，MOST，IEEE 1394一、概述二、CAN的分层结构1.数据链路层2.物理层二、CAN的分层结构图3-2数据链路层和物理层功能框图1.

6、数据链路层(1)逻辑链路控制(LLC)(2)媒体访问控制1)功能。接收滤波。在LLC层上开始的帧跃变是独立的，其自身操作与先前的帧跃变无关。超载通知。若接收器内部条件要求延迟下一个LLC数据帧或LLC远程帧，则通过LLC子层开始发送超载帧。2)LLC帧结构。LLC数据帧。由3个位场，即标识符场、数据字长度码(DLC)场和数据场组成，如图3-3所示。LLC远程帧。由标识符场和DLC场组成，如图3-4所示。(1)逻辑链路控制(LLC)(1)逻辑链路控制(LLC)(1)逻辑链路控制(LLC)表3-4由DLC表示的数据字节数编码数据字节数DLCDLC3DLC2DLC1DLC00000010001200

7、103001140100501016011070111810001)功能模型 发送部分功能。接收部分功能。2）MAC帧结构 数据帧。MAC远程帧 出错帧。超载帧。帧间空间。(2)媒体访问控制1)功能模型功能模型图3-5媒体访问控制功能 发送部分功能。发送数据封装：接收LLC帧及接口控制信息，循环冗余检验(CRC)通过向LLC帧附加帧起始(SOF)和远程发送请求(RTR)、保留位、CRC、应答(ACK)和帧结束(EOF)。接收部分功能。接收媒体访问管理:由物理层接收串行位流；解除串行结构并重新构建帧结构；检测填充位(解除位填充)；错误检测(CRC、格式校验、填充规则校验)；发送应答；构造错误帧并

8、开始发送；确认超载条件；重新激活超载帧结构并开始发送。数据帧数据帧图3-6MAC数据帧 MAC远程帧远程帧图3-7MAC远程帧由两个不同场构成，第一个由来自不同节点的错误标志叠加给出，第二个为错误界定符。错误标志：分为活动错误标志和认可错误标志，前者由6位连续的“显性”位组成，后者由6位连续的“隐性”位组成。认可错误标志部分或所有位由来自其他节点的“显性”位改写。出错帧出错帧存在两类具有相同格式的超载帧，即LLC要求的超载帧和重激活超载帧，前者为LLC层所要求，表明内部超载状态；后者由MAC层的一些出错条件而启动发送。超载帧超载帧图3-8帧间空间a)非“错误-认可”或已收到先前帧节点的帧间空间

9、b)先前帧已发送“错误-认可”节点的帧间空间 帧间空间帧间空间3)MAC帧编码和发送接收帧编码和发送接收SOF、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列帧段均以位填充方法进行编码。当发送器在发送位流中检测到5个数值相同的连续位(包括填充位)时，在实际发送位流中，自动插入一个补码位。图3-9位发送次序4)媒体访问和仲裁媒体访问和仲裁5)错误检测 错误类型 错误界定规则 错误类型位错误：正在向总线发送一位的节点同时在检测总线。当检测到的位数值与送出的位数值不同时，则检验到位错误。填充错误：在使用位填充方法进行编码的帧场中，出现第六个连续相同电平的位时，则检测到填充错误。CRC错误：CRC序列由发送器的C

10、RC计算结果构成，接收器以发送器相同的方法计算CRC。形式错误：当固定格式位场含有一个或更多非法位时，则检测到形式错误。但接收器在帧结束的最后位检测到显性位时，不将其理解为形式错误。错误界定规则“错误激活”节点：可正常参与总线通信，并在检测到错误时，发出一个活动错误标志。“错误认可”节点：不应发送活动错误标志，并参与总线通信，但在检测到错误时，发送一个认可错误标志。认可错误标志由6个连续的隐性位组成“总线脱离”节点：当一个节点由于请求故障界定实体而对总线处于关闭状态时，其处于“总线脱离”状态。图3-10节点错误状态转换 错误界定规则2.物理层(1)物理层结构(2)位时间(3)同步(1)物理层结

11、构图3-11物理层结构(2)位时间图3-12正常位时间的组成(3)同步1)在一个位时间内仅允许一种同步。2)只有先前采样点检测到的数值(先前读总线数值)不同于边沿后即现的总线数值时，边沿才被用于同步。3)总线空闲期间，当存在隐性至显性的跳变沿时，即完成硬同步。4)所有满足规则1)和2)的其他隐性至显性的跳变沿和在低位速率情况下，选择的显性至隐性跳变沿将被用于重同步；若只有隐性至显性沿被用于重同步，由于具有正相位的隐性至显性跳变沿，发送器将不完成重同步。三、不同版本通信协议与互联1.B类通信协议与C类通信协议互联2.通用工作负荷特性3.低速车身控制系统实施高速的CAN协议图3-13网关处理内容1

12、.B类通信协议与C类通信协议互联图3-14轿车CAN与SAE J1850网络互联1.B类通信协议与C类通信协议互联2.通用工作负荷特性为了合理分配通信速率，提高效率和降低成本，Bosch公司开发了供不同等级通信选用的通用工作负荷特性表(见表3-5)，共有90项内容，可供CAN总线汽车使用或维修时参考。3.低速车身控制系统实施高速的CAN协议(1)低速车身控制系统的含义(2)串行链路输入输出控制器局域网(3)SLIO的物理寻址方法(4)SLIOCAN的信息发送方式(5)SLIOCAN总线与CAN总线对比(6)SLIOCAN车身控制系统的布局(7)SLIOCAN网络发生故障时的“对抗措施”(8)S

13、LIOCAN车身控制系统的“即插即用”特性(1)低速车身控制系统的含义低速(小于125Kbits)车身控制系统主要指汽车灯光、刮水器、电动车窗、后视镜、中央门锁、空调以及其他低速数据的通信系统。低优先级和低通信量的低速车身控制信息，若采用高速数据总线结构，会使生产成本和维修费用提高。(2)串行链路输入输出控制器局域网SLIOCAN是用于完成简单输入输出功能的低智能CAN芯片，其最简单的结构可以看做带有内部CAN控制器的IO端口，具有CAN协议规定的全部特征和能力，并符合CAN 2.0A和CAN 2.0B(无源)规格，具有11位CAN标识符和29位忽略标识符，不会使总线出错。(3)SLIO的物理

14、寻址方法图3-15同一总线包括有其他CAN节点的SLIO(4)SLIOCAN的信息发送方式为了使SLIO的内部振荡器同步以供总线定时，主控制器须每隔3800位时间发送1条标定帧，只需标定SLIO节点，就能发送1条CAN信息。(5)SLIOCAN总线与CAN总线对比表3-7SLIOCAN和CAN两个外主节点之间的最大容许距离位速率/（Kbit/s）总线长度/mP82C150(SLIOCAN)P8XC592、PCA82C200(CAN)12580530100120620503001300208503300(6)SLIOCAN车身控制系统的布局图3-16采用SLIOCAN的车身控制系统(7)SLIO

15、CAN网络发生故障时的“对抗措施”针对总线故障，SLIOCAN与智能的CAN节点相同，即一旦CAN总线出现故障，各自独立的节点不能再与其主机或其他节点通信，此时系统按照预定义参数进入低效运行方式或缓复位。(8)SLIOCAN车身控制系统的“即插即用”特性图3-17SLIOCAN车身控制系统(8)SLIOCAN车身控制系统的“即插即用”特性图3-18改进后的车身控制系统4.大型汽车中应用最广泛的应用层协议SAESAE J1939由美国SAE组织维护和推广，其特点如下：1)以CAN 2.0B协议为基础，物理层标准与ISO 11898规范兼容，并采用符合该规范的CAN控制器和收发器。通信速率最高可达

16、250Kbit/s。2)采用协议数据单元(PDU)传送信息，每个PDU相当于CAN协议中的一帧。3)利用CAN 2.0B扩展帧格式的29位标志符定义每一个PDU的含义以及PDU的优先级。4)J1939协议主要作为汽车中应用的通信协议，对汽车中应用到的各类参数都进行了规定，参数的规定符合ISO 11992标准。第三节CAN的基本组成和数据传输原理一、CAN的基本组成二、数据传输原理一、CAN的基本组成1.电控单元2.CAN控制器3.CAN收发器4.数据传递终端5.CAN总线一、CAN的基本组成图3-19CAN的基本组成一、CAN的基本组成图3-20CAN接线80C51单片机SJA1000CAN控

17、制器PCA2C250CAN收发器1.电控单元图3-21CAN网络框架1.电控单元图3-22带有CAN收发功能的电控单元内部结构2.CAN控制器CAN控制器由一块可编程芯片上的逻辑电路组成，实现通信模型中物理层和数据链路层的功能，并对外提供与电控单元的物理接口。通过对CAN控制器编程，可设置其工作方式，控制其工作状态，进行数据发送和接收，以它为基础建立应用层。3.CAN收发器图3-23与TX线耦合的收发器3.CAN收发器表3-8收发器的特点状态晶体管是否有源电阻状态总线电平1截止状态(开关未接合)无源高10接通状态(开关接合)有源低03.CAN收发器图3-243个收发器耦合于一根总线表3-9收发

18、器状态与总线电压收发器A收发器B收发器C总线电压1111（5V）1100（0V）1010（0V）1000（0V）0110（0V）0100（0V）0010（0V）0000（0V）3.CAN收发器4.数据传递终端(1)分离终端(2)多终端(3)单终端(4)非匹配终端(1)分离终端图3-25分离终端连接方式(2)多终端图3-26多终端连接方式(3)单终端在某些情况下，仅仅只有一个终端电阻(124或62)位于主节点中。从CAN位定时要求方面考虑，系统配置应确保安全。采用单终端接法的网络总线长度将小于正常终端接法总线长度的50。(4)非匹配终端该接法使终端电阻与线路的特性阻抗不匹配，以减少对线路双绞的要

19、求，在同等配置下可增加驱动能力或降低功耗。其终端电阻阻值高于电缆的特性阻抗值，要求系统配置能确保安全。与采用标准终端接法相比，当终端电阻增大时，相应的总线延时会急剧增加，位速率急剧降低。5.CAN总线图3-27CAN数据传输线二、数据传输原理1.信息格式转换与请求发送信息2.发送开始(总线空闲判断)3.发送信息4.接收过程5.位仲裁图3-28CAN数据格式1.信息格式转换与请求发送信息2.发送开始(总线空闲判断)图3-29总线空闲判断3.发送信息图3-30发送信息4.接收过程图3-31信息接收4.接收过程1)第一步：检查信息是否正确(监控层)。2)第二步：检查信息是否可用(接收层)。1)第一步

20、：检查信息是否正确(监控层)。图3-32确认位(应答场)1)第一步：检查信息是否正确(监控层)。图3-33监控层工作原理(所有电控单元)2)第二步：检查信息是否可用(接收层)。图3-34接收层工作原理(组合仪表电控单元)5.位仲裁(1)位仲裁的特点(2)位仲裁实施过程(1)位仲裁的特点对数据进行实时处理时，必须快速传送数据，因此，要求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要发送数据时，要求快速地进行总线分配。CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，最低二进制数的标识符具有最高的优先级。(2)位仲裁实施过程图3-35信息发送过程(2)位仲裁实施过程表3-10

21、信息与标识符标识符十六进制二进制发动机1280010 1000 0000ABS1A0010 1010 0000组合仪表320011 0010 0000转向角传感器10C2000 1100 0000自动变速器1440100 0100 0000第四节CAN主要部件的结构原理一、CAN控制器二、CAN收发器一、CAN控制器1.CAN独立控制器SJA10002.CAN集成电控单元P8xC5911.CAN独立控制器SJA1000(1)SJA1000的特点(2)SJA1000的结构(3)SJA1000的工作模式(1)SJA1000的特点1)与PCA82C200独立的CAN控制器端子兼容、电气兼容，具有PC

22、A82C200模式，即默认的BasicCAN模式。2)扩展的接收缓冲器为64B，先进先出(FIFO)。3)与CAN 2.OB协议兼容(PCA82C200兼容模式中的无源扩展结构)，同时支持11位和29位识别码4)位速率可达1Mbits。5)24MHz时钟频率。6)对应不同电控单元的接口。7)可编程的CAN收发器配置。8)温度适应范围扩大(-40+125)。9)PeliCAN模式扩展功能包括：可读写访问的错误计数器，可编程的错误报警限制寄存器，最近一次错误代码寄存器，对每一个CAN总线错误的中断，具体控制位控制的仲裁丢失中断，单次发送无重发，只听模式(无确认、无活动的出错标志)，支持热插拔(软件

23、位速率检测)，接收过滤器扩展(4B代码、4B屏蔽)和自身报文接收(自接收请求)。(1)SJA1000的特点(2)SJA1000的结构图3-36SJA1000结构框图(2)SJA1000的结构图3-37SJA1000插接器端子布置(2)SJA1000的结构图3-38SJA1000在CAN中的布置(3)SJA1000的工作模式1)BasicCAN模式2)PeliCAN模式3)命令寄存器4)主要电气参数1)BasicCAN模式 BasicCAN地址分配。SJA1000的地址区包括控制段和报文缓冲区。控制段的初始化载入是通过被编程配置通信参数(如，位时序)，单片机通过控制段控制CAN总线通信。初始化时

24、，CLKOUT信号被单片机编程指定一个值。寄存器复位模式配置。检测到有复位请求后，将终止当前接收发送的报文而进入复位模式。当向复位位传送了“1-0”的下降沿，CAN控制器将返回工作模式。寄存器复位值见表3-13。控制寄存器(CR)。控制寄存器的内容用于改变CAN控制器的行为，这些位被单片机设置或复制，并对控制寄存器进行读/写操作。控制寄存器各位的功能说明见表3-14。命令寄存器(CMR)。命令位初始化SJA1000传输层上的动作。命令寄存器只写存储器，若读该地址，返回值为1111 1111。两条命令之间至少有一个内部时钟周期，内部时钟的频率是外部振荡频率的1/2。命令寄存器各位的功能说明见表3

25、-15。状态寄存器(SR)。状态寄存器的内容反映SJA1000的状态，为只读存储器。状态寄存器各位的功能说明见表3-16。中断寄存器(IR)。中断寄存器允许中断源识别，为只读存储器。发送缓冲区列表。发送缓冲区列表见表3-18。缓冲器用于存储单片机要SJA1000发送的信息，分为描述符区和数据区。1)BasicCAN模式 接收缓冲器。接收缓冲器是RXFIFO中可访问的部分，位于CAN地址的2029之间，其全部列表与发送缓冲器类似。RXFIFO共有64B的信息空间(接收缓冲器当前的可用信息是信息1)，如图3-39所示。验收滤波器。在验收滤波器的帮助下，CAN控制器允许RXFIFO只接收与识别码和验

26、收滤波器中预设值一致的信息。验收滤波器通过验收代码寄存器和验收屏蔽寄存器定义。1)BasicCAN模式图3-39RXFIFO中的报文存储1)BasicCAN模式表3-19ACR的位分配(CAN地址4)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0AC7AC6AC5AC4AC3AC2AC1AC01)BasicCAN模式2)PeliCAN模式 PeliCAN地址列表 模式寄存器(MOD)命令寄存器(CMR)状态寄存器 中断寄存器 中断使能寄存器(IER)仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)错误代码捕捉寄存器(ECC)错误报警限制寄存器(EMLR)RX出错计数寄存器(RXERR)（11）T

27、X出错计数寄存器(TXERR)（12）发送缓冲器的描述符区（13）接收缓冲器（14）验收滤波器（15）RX信息计数器（RMC）(16)RX缓冲器起始地址寄存器(RBSA)2)PeliCAN模式 PeliCAN地址列表CAN控制寄存器的内部寄存器以外部寄存器的形式存在，而作为片内内存使用。由于CAN控制器可工作在不同模式(工作复位)，因此必须区分不同的内部地址定义。从CAN地址32开始所有的内部RAM80B被映像为CPU的接口。PeliCAN的地址分配见表3-21。模式寄存器(MOD)模式寄存器用于改变CAN控制器的行为方式，CPU将控制寄存器作为读/写寄存器，可设置这些位，保留位读值为逻辑0。

28、表3-23模式寄存器的复位值位符号MOD7SMAFMSTMLOMRM硬件复位值0（保留）0（唤醒）0（双向）0（正常）0（正常）1（当前）软件置MOD0=1或总线关闭0（保留）0（唤醒）模式寄存器(MOD)命令寄存器(CMR)表3-24命令寄存器各位的功能说明(地址1)位符号名称值功能CMR.5CMR.7保留CMR.4SRR自接收请1当前：信息可以被同时发送和接收0空缺CMR.3CDO清除数据溢1清除：数据溢出状态位被清除0无动作表3-24命令寄存器各位的功能说明(地址1)位符号名称值功能CMR.2RR释放接收缓冲1释放：接收缓冲器（RXFIFO）中当前呈现的报文的储存空间0无动作CMR.1A

29、T终止发1当前：如果不是正在处理，将取消等待中的发送请求0空缺CMR.0TR发送请1当前：报文被发送0空缺：无动作 命令寄存器(CMR)表3-25命令寄存器的复位值位符号MOD75SRRCDORRBATTR硬件复位值0（保留）0（空缺）0（无动作）0（无动作）0（空缺）0（空缺）软件置MOD0=1或总线关闭0（保留）0（空缺）0（无动作）0（无动作）0（空缺）命令寄存器(CMR)表3-27状态寄存器的复位值与含义位符号BSESTSRSTCSTBSDOSRBS硬件复位值0(总线开启)0(OK)1(等待空闲)0(等待空闲)1(完成)1(释放)0(空缺)0(空)软件置MOD0=1或总线关闭1(等待空

30、闲)0(等待空闲)1(释放)0(空缺)状态寄存器 中断寄存器中断寄存器用于识别中断源，为只读存储器。当寄存器的一位或多位被置1时，将CAN中断通知CPU，CPU将除接收中断位外的所有位复位。中断使能寄存器(IER)中断使能寄存器使不同类型的中断源对CPU有效，为可读/写存储器。中断使能寄存器各位的功能见表3-29。仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)图3-40仲裁丢失位说明表3-30仲裁丢失捕捉寄存器各位的功能说明(CAN地址11)位符号名称值 与 功 能ALC5ALC7保留ALC0ALC4，这5位的编码数值对应仲裁丢失的位置，如00010对应仲裁丢失在标识码的BIT3；01010对应仲裁丢失在标识码

31、的BIT11ALC4BITN04第4位ALC3BITN03第3位ALC2BITN02第2位ALC1BITN01第1位ALC0BITN00第0位 仲裁丢失捕捉寄存器(ALC)错误代码捕捉寄存器(ECC)表3-31错误代码捕捉寄存器各位的功能说明(CAN地址12)位符号名称值功能ECC7ERRC1错误代码1ECC6ERRC0错误代码0ECC5DIR方向1RX：接收时发生的错误0TX：发送时发生的错误ECC4SEG4段4位ECC0ECC4组合编码具有不同的功能，见表332位ECC.0ECC.4组合编码具有不同的功能，见表3-32ECC3SEG3段3ECC2SEG2段2ECC1SEG1段1ECC0SE

32、G0段0 错误报警限制寄存器(EMLR)表3-33错误报警限制寄存器各位的功能说明(CAN地址13)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0EMLR7EMLR6EMLR5EMLR4EMLR3EMLR2EMLR1EMLR0 RX出错计数寄存器(RXERR)表3-34RXERR各位的功能说明(CAN地址14)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0RXERR7RXERR6RXERR5RXERR4RXERR3RXERR2RXERR1RXERR0（11）TX出错计数寄存器(TXERR)表3-35TXERR各位的功能说明(CAN地址15)BIT7BIT6B

33、IT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7TXERR7（12）发送缓冲器的描述符区图3-41标准帧和扩展帧格式配置在发送缓冲器中的列表表3-36TX帧信息(SFF)(CAN地址16)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0FRTDLCDLCDLCDLC（12）发送缓冲器的描述符区表3-37TX识别码1(SFF)(CAN地址17)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID28ID27ID26ID25ID24ID23ID22ID21（12）发送缓冲器的描述符区表

34、3-38TX识别码2(SFF)(CAN地址18)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID20ID19ID18（12）发送缓冲器的描述符区表3-39TX帧信息(EFF)(CAN地址16)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0FRTDLCDLCDLCDLC（12）发送缓冲器的描述符区表3-40TX识别码1(EFF)(CAN地址17)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID28ID27ID26ID25ID24ID23ID22ID21（12）发送缓冲器的描述符区表3-41TX识别码2(EFF)(CAN地址18)BIT7B

35、IT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID20ID19ID18ID17ID16ID15ID14ID13（12）发送缓冲器的描述符区表3-42TX识别码3(EFF)(CAN地址19)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID12ID11ID10ID9ID8ID7ID6ID5（12）发送缓冲器的描述符区表3-43TX识别码4(EFF)(CAN地址20)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0ID4ID3ID2ID1ID0（12）发送缓冲器的描述符区（13）接收缓冲器图3-42RXFIFO中的信息存储注：接收缓冲器中当前的可用信息是信

36、息1。（14）验收滤波器图3-43接收标准帧报文时的单个滤波器配置图3-44接收扩展帧报文时的单个滤波器配置（14）验收滤波器（15）RX信息计数器（RMC）图3-45接收标准帧报文的双滤波器配置(16)RX缓冲器起始地址寄存器(RBSA)图3-46接收扩展帧报文的双滤波器配置3)命令寄存器 总线定时寄存器0(BTR0)总线定时寄存器1(BTR1)SJA1000的BRP计算 输出控制寄存器(OCR)时钟分频寄存器(CDR)总线定时寄存器0(BTR0)表3-55BTR0各位的功能说明(CAN地址6)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0SJW1SJW0BRP5BRP4B

37、RP3BRP2BRP1BRP0表3-56BTR1各位的功能说明(CAN地址7)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0SAMTSEG22TSEG21TSEG20TSEG13TSEG12TSEG11TSEG10 总线定时寄存器1(BTR1)表3-57采样位的功能说明位值功能SAM13倍：总线采样3次；使用低/中速总线（A类和B类），有利于过滤总线上的毛刺波0单倍：总线采样一次；用于高速总线（C类）总线定时寄存器1(BTR1)图3-47一个位周期的整体结构 总线定时寄存器1(BTR1)SJA1000的BRP计算1个系统时钟1个位周期则设置BTR0和BTR1参数后，实际传输的

38、波特率范围表3-58OCR各位的功能说明(CAN地址8)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0OCTP1OCTN1OCPOL1OCTP0OCTN0OCPOL0OCMODE1OCMODE0 输出控制寄存器(OCR)图3-48收发器的输入/输出控制逻辑 输出控制寄存器(OCR)表3-59OCMODE位的说明OCMODE1OCMODE0说明00双向输出模式01测试输出模10正常输出模式11时钟输出模式 输出控制寄存器(OCR)图3-49时钟输出模式图3-50双相输出时序配置(输出控制寄存器为F8H)输出控制寄存器(OCR)表3-60输出端子配置驱动TXDOCTPXOCTNX

39、OCPOLKTPTNTX悬空00关关悬空上拉0010关开低1010关关悬空0011关关悬空1011关开低下拉0100关关悬空1100开关高0101开关高1101关关悬空上拉0110关开低1110开关高0111开关高1111关开低 输出控制寄存器(OCR)时钟分频寄存器(CDR)表3-61CDR各位的功能说明(CAN地址31)BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0CAN模式CBPRXINTEN关闭时钟CD2CD1CD0 时钟分频寄存器(CDR)表3-62频率选择CD2CD1CD0时 钟 频 率000/2001/4010/6011/8100/10101/12110/141

40、112.括号中是功能说明。表3-63SJA1000的主要电气参数参数条件最小值最大值电源电压（）/V4555除TX0和TX1之外所有端子的输入/输出电流（/）/mA4TX0和TX1共消耗电流（Sink）/mA30TX0和TX1源电流之和（Souce）/mA-20操作环境温度（）/-40125储存温度（）/-651504)主要电气参数SJA1000的主要电气参数见表3-63。2.CAN集成电控单元P8xC591(1)硬件构成及其功能(2)存储系统(1)硬件构成及其功能图3-51P8xC591功能框图(2)存储系统1)程序存储器2)数据存储器3)I/O结构1)程序存储器P8xC591包含16KB内

41、部程序存储器，可使用外部存储器扩展到64KB。当EA为高电平时，P8xC591从内部ROM读取地址，除非地址超过3FFFH。地址4000HFFFFH取自外部程序存储器。EA在复位时锁存，复位之后不用考虑。对于ROM和EPROM的P8xC591，器件执行防范措施，以确保不会被非法的程序存储器读取。2)数据存储器分4个独立部分，即低128B RAM(地址00H7FH，可直接和间接寻址)、高128B RAM(地址80HFFH，为间接寻址)、128B特殊功能寄存器(SFR，地址80HFFH，只能直接寻址)和256B辅助AUX-RAM(地址00HFFH)，通过MOVX间接寻址且EXTRAM位清零。3)I

42、/O结构 P0与80C51电控单元功能相同。复位后，P0口特殊功能寄存器为FFH。P0还提供复用的低位地址和数据总线，用于扩展P8xC591的标准存储器和外围设备。P1支持几种可选功能，具有不同的I/O状态。在复位后，P1.0和P1.1为高电平，而P1.2P1.7为高阻态(三态)。P2与80C51电控单元功能相同。复位后，P1口特殊功能寄存器为FFH；P2还提供复用的高位地址和数据总线，用于扩展P8xC591电控单元功能的外部存储器和域外部数据存储器。P3与80C51电控单元功能相同。复位后,P3口特殊功能寄存器为FFH。二、CAN收发器1.CAN收发器PCA82C2502.CAN收发器TJA

43、10403.PCA82C250/251与TJA1040、TJA1050的比较和升级4.工作模式5.互操作性6.硬件问题1.CAN收发器PCA82C250(1)PCA82C250的主要特点(2)PCA82C250的结构(3)PCA82C250的工作原理(1)PCA82C250的主要特点1)与ISO 11898标准完全兼容。2)高速率(1Mbit/s)。3)采用斜率控制，降低射频干扰(RFI)。4)具有抗汽车环境下的瞬间干扰和保护总线的能力。5)低电流待机模式。6)在24V系统中防止电池对搭铁短路。7)过热保护。8)未上电时，节点不会干扰总线。9)总线至少可连接110个节点。(2)PCA82C25

44、0的结构图3-52CAN收发器PCA82C250(2)PCA82C250的结构表3-64PCA82C250基本性能参数参数条件最小值典型值最大值电源电压（）/V4555电源电流（）/mA显性位，V1=1V70隐性位，V1=4V14待机模式01017CANH、CANL端子直流电压（）/V055V-818差动总线电压（V）/VV1=1V1530差动输入电压（隐性值）（）/V非待机模式-1004(2)PCA82C250的结构表3-64PCA82C250基本性能参数差动输入电压（显性值）（）/V非待机模式1050传播延迟（）/ns高速模式50工作环境温度（）/40120(2)PCA82C250的结构表

45、3-65PCA82C250端子功能符号端子功能TXD1发送数据输入GND2搭铁3电源电压RXD4接收数据输入5参考电压输出CANL6低电平CAN电压输入/输出CANH7高电平CAN电压输入/输出8斜率电阻输入(3)PCA82C250的工作原理PCA82C250驱动电路内部具有限流电路，可防止发送输出级对电源、搭铁或负载短路。当短路出现时功耗增加，可避免损坏输出级。若结温超过160，则两个发送器输出端极限电流将减小。由于发送器是功耗的主要部分，因而限制了芯片的温升，器件的其他部分将继续工作。PCA82C250采用双线差分驱动，有助于抑止汽车在恶劣电气环境下受到的瞬变干扰。2.CAN收发器TJA1

46、040图3-53TJA1040功能框图2.CAN收发器TJA1040表3-68TJA1040端子功能符号端子功能符号端子功能TXD1发送数据输入SPLIT5共模稳压输出GND2搭铁CANL6低电平CAN电压输入/输出3电源电压CANH7高电平CAN电压输入/输出RXD4接收数据输出STB8待机模式控制输入2.CAN收发器TJA1040(1)正常模式收发器通过总线CAN-H和CAN-L发送和接收数据。(2)待机模式发送器和接收器都关闭，只用低功耗的差动收发器监控总线。(3)分解网络分解网络为0.5VCC的直流稳压源，只在正常模式中接通。(4)唤醒在待机模式中，总线由低功耗的差动比较器监控。（5)

47、过热检测收发器在过热时会受到保护。若实际连接点温度超过了165，收发器会被禁止，直到实际连接点温度低于165后，TXD才会再一次变成隐性。因此，收发器的振幅不会受到温度漂移的影响。(6)TXD显性超时功能当端子TXD由于硬件和/或软件程序的错误而被持续地置为低电平时，TXD显性和斜率定时器电路可防止总线进入持续的显性状态(阻塞所有网络通信)。(7)自动防故障功能端子TXD提供了一个向VCC的上拉，当不使用端子TXD时，保持隐性电平。端子STB提供了一个向VCC的上拉，当不使用端子STB时，使收发器进入待机模式。2.CAN收发器TJA10403.PCA82C250/251与TJA1040、TJA

48、1050的比较和升级(1)PCA82C250/251与TJA1040、TJA1050的比较(2)PCA82C250/251、TJA1050和TJA1040插接器的端子布置(1)PCA82C250/251与TJA1040、TJA1050的比较TJA1040比PCA82C250/251有以下改进：1)若不上电，则总线上完全无源。2)改良的抗电磁干扰(EMI)性能。3)改良的防电磁辐射性能。4)在待机模式时，电流消耗非常低(最大15A)。5)SPLIT端子代替Vref端子，有利于对总线的直流稳压。(2)PCA82C250/251、TJA1050和TJA1040插接器的端子布置图3-54PCA82C2

49、50/251、TJA1050和TJA1040插接器的端子布置4.工作模式表3-70工作模式及端子8相应的设置工作模式特征端子8的信号电平TJA1040PCA82C250/251TJA1050正常（高速）发送功能接收功能低低或悬空低或悬空待机减小电流远程唤醒混串音保护高或悬空高斜率控制可变斜率通过10k180k连接GND静音混串音保护“只听”功能高4.工作模式(1)正常(高速)模式(2)待机模式(3)斜率控制模式(4)静音模式(1)正常(高速)模式对于总线收发器，正常(高速)模式都相同。从TXD输入的数字位流被转换成相应的模拟总线信号，同时总线收发器监控总线，将模拟总线信号转换成相应的数字位流从

50、RXD输出。(2)待机模式PCA82C250/251和TJA1040提供了一个专用的待机模式，电流消耗减到最低(如TJA1040最大为15A，PCA82C250最大为170A)。在待机模式中，TJA1040和PCA82C250/251发送器完全禁能，TJA1040和PCA82C250/251提供了与Babbling Idiot节点一致的静音功能。(3)斜率控制模式只有PCA82C250/251提供斜率控制模式。通过RS端子和GND之间的电平连接电阻调整斜率。TJA1050和TJA1040的抗电磁干扰性比PCA82C250/251提高了20dB，可摆脱共模扼流。(4)静音模式TJA1050提供一