随着CAN-bus相關芯片(pian)價格的下降，内(nei)置CAN控(kòng)制器MCU的增多，CAN-bus當前已經進(jin)入了衆多早期(qī)由于成本問題(tí)無法使用的領(ling)域，成爲極具生(sheng)命力的現場總(zong)線，今天我們就(jiù)來探讨如何構(gòu)建專屬自己的(de)CAN-bus應用(yong)層協議。
在CAN-bus網絡上，CAN報文以(yǐ)廣播的形式發(fā)送，CAN報(bào)文不包含地址(zhi)信息，是否處理(li)接收到的CAN報文由接(jie)收點的軟件确(que)定。CAN-bus隻(zhi)提供可靠的報(bao)文傳輸服務，CAN報文的(de)使用由應用者(zhe)定義， 所以(yǐ)CAN網絡(luo)中的節點要相(xiàng)互通信就必須(xu)制定一個統一(yī)的規則。應用層協議(yì)就是這樣一個(gè)規則。
這個規則，定義(yì)了CAN報(bào)文中幀ID及幀數據的(de)使用方式，如将(jiang)幀ID定(ding)義爲需要處理(li)該幀數據的CAN節點地(di)址等。根據應用(yòng)場合的不同，國(guó)際上出現了多(duo)種CAN應(yīng)用層協議，常見(jian)的CAN-bus應(yīng)用層協議如下(xia)：
接下來，我們看(kan)一下如何構建(jiàn)CAN-bus應用層協議
構建一個現(xiàn)場總線網絡，需(xū)要解決的關鍵(jian)技術問題有：
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總線傳輸信(xin)息的速度、容量(liàng)、優先等級、節點(dian)容量等；
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高(gāo)電磁幹擾環境(jing)下的可靠數據(ju)傳輸；
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最大(dà)傳輸距離時延(yan)時大小的确定(ding)；
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網絡的容(róng)錯技術；
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網(wang)絡的監控和故(gù)障診斷功能。
要(yao)解決以上問題(ti)，需要充分考慮(lǜ)現場總線網絡(luo)所采用的總線(xian)類型，因爲以上(shàng)問題和總線的(de)性能特點是密(mì)切相關的，那麽(me)我們就看一下(xia)CAN-bus總線(xiàn)的上述特性：
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CAN-bus網(wang)絡傳輸速度最(zuì)高可達1Mbps,并采用無損(sǔn)仲裁，通過報文(wén)标識符指示報(bao)文優先級。
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CAN-bus采用(yòng)差分信号傳輸(shu)，并采用可靠的(de)數據校驗和錯(cuo)誤檢測機制。
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CAN-bus采(cǎi)用幀傳輸，每個(ge)報文允許傳輸(shu)最多8個字節，幀結構(gou)有嚴格規定，能(neng)夠确定最大傳(chuan)輸延時。
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CAN-bus具有可(kě)靠的錯誤機制(zhi)和檢測機制，發(fā)送的信息遭到(dao)破壞後可以重(zhòng)新發送；節點在(zai)錯誤嚴重的情(qing)況下，具有自動(dong)退出總線的功(gong)能。
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可(kě)以通過制定嚴(yan)禁的CAN-bus應用層協議解(jiě)決網絡監控和(he)診斷。
CAN報文的分配
包含報(bào)文标識符的分(fen)配和報文數據(ju)的分配，報文格(gé)式的定義，實質(zhi)是将CAN報文的分配規(guī)則進行詳細的(de)描述。
報文(wen)ID的定義：
CAN2.0A幀：11位ID
CAN2.0B幀(zhen)：29位ID
報(bao)文數據的定義(yi)：
每幀(zhēn)報文最多包含(han)8字節(jie)數據
CAN網絡數據通信(xìn)的實現
在CAN網絡中，通(tong)過報文的标識(shi)符進行信息的(de)區分，因此通過(guò)報文的各種标(biao)識符分配來達(dá)到建立信息鏈(lian)接的目的。
命令/響應模式通信(xìn)
CAN應用層協(xié)議：面向節點和(he)面向報文的協(xié)議
數據通(tōng)信協議基本上(shang)可以劃分爲“面(mian)向節點的協議(yi)”和“面向報文的(de)協議”兩種類型(xing)，如下圖：
面向節(jiē)點和面向報文(wen)的數據通信
制定一個CAN應(ying)用層協議
爲了給讀(dú)者演示CAN應用層協議(yì)的開發和使用(yong)方法，下面定義(yì)一個簡單的CAN應用協(xie)議棧，該協議棧(zhan)中隻用到CAN标準幀中(zhōng)的數據幀，幀ID中的11個位的(de)分配和使用方(fāng)法如下表所列(liè)，協議中另外還(hái)定義了功能參(cān)數長度變量FunDataLen的功能(néng)參數數組FunData,該數組在(zài)需要時可以爲(wèi)某些特定功能(neng)函數提供足夠(gòu)的控制參數。
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