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CAN总线中节点ID相同会怎样?

2017年08月31日 15:38 次阅读

CAN-bus网络中原则上不允许两个节点具有相同的ID段,但如果两个节点ID段相同会怎样呢?

CAN总线中节点ID相同会怎样?

实验前,我们首先要对CAN报文的结构组成、仲裁原理有清晰的认识。

一、CAN报文结构

目前使用最广泛的CAN-bus网络标准是V2.0版本,该标准又分为A、B两部分,它们主要的区别在仲裁区域的ID码长度。其中CAN2.0A(标准帧)为11位ID,CAN2.0B(扩展帧)为29位ID。下表1为CAN报文结构:

表1 CAN报文结构

CAN总线中节点ID相同会怎样?

二、仲裁原理

CAN总线的仲裁是基于“线与原理”,如图1所示。当个收发器同时发出不同电平信号时,隐性电平总是被显性电平覆盖。CAN控制器在发送报文的同时会监听总线状态与自己发送的电平是否一致,如果不一致发生在ID段则会发生仲裁,如果发生在其他区域则会触发相应错误。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图1 线“与”示意图

下面进入重点,如果两个节点ID段相同会怎样?我们用两个CAN卡 和一台CANScope开始实验,CAN卡模拟CAN标准节点收发报文,CANScope做通信监控,如图2所示。(注:CAN卡为USB转CAN工具,CANScope为CAN总线分析仪,产品详见ZLG致远电子官网)

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图2 实验平台搭建

三、实验一“ID段相同但数据不同”

使用一个CAN卡发送ID为000H数据为01020304050607H的CAN帧,使用另一个CAN卡发送ID为000H数据为02020304050607H的CAN帧。CANScope监听的数据如图3所示,可以观察到有大量的数据场填充错误。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图3 数据场填充错误

为什么会这样呢?我们首先分别获取两个CAN卡发送报文对应的波形,如图4。因为两针报文同为标准数据帧,且每帧包含8个字节数据,所以两帧报文对应的波形在ID段、RTR、IDE、R0以及DLC段完全一致。因此,仲裁作用失效,两节点都认为自己获得了优先权,继续发送数据。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图4 报文对应波形对比

现在我们聚焦数据段,第一个字节数据相同,均为为00H;第二个字节数据不同,分别为01H、02H。图5箭头标示处可以看到两者对应位的逻辑分别为0和1。前面我们提到CAN节点在发送报文的同时会检测总线电平是否与自己发送的电平一致,若不一致发生在非仲裁区域则触发相应错误,因此若这两帧报文同时发送到总线上必将发生位发送错误。因为位发送错误会引起节点发送违反填充规则的6个显性位(主动错误破坏该帧数据),故出现数据场填充错误,如图3。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图5 数据场冲突

四、实验二“ID相同数据也相同”

同时使用两个CAN卡发送ID为000H数据为01020304050607H的CAN帧,CANScope做通信监控。首先,我们不勾选“总线应答”选项,使CANScope工作在仅监听模式。实验结果如图6所示,出现的是应答定界符格式错误。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图6 应答界定符格式错误

为什么会发生这种错误呢?发送报文的节点会在ACK段发送两个隐性位,若在第一个位期间接收到显性电平则认为该帧被正确接收。由于仲裁段相同时两节点都认为自己取得仲裁权,在ACK段等待应答,但该网络中仅存在两个节点,因此在ACK段不能收到应答,进而发生应答定界符错误。简单说来这种情形就类似于总线中只有一个节点将不能实现数据发送。图7是在ACK段有无应答时的波形对比。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图7 ACK应答

我们勾选上总线应答,再次开始实验(此时总线中相当于有3个节点)。这时如图8所示,总线数据收发正常。

CAN总线中节点ID相同会怎样?

图8 启动总线应答

总结:当两节点同时发送ID相同数据不同的报文时,将发生数据场填充错误;当两节点同时发送ID相同数据也相同的报文时,若有其他节点应答则不发生错误,若无其他节点应答则发生应答错误。因此,我们在设计CAN总线时应避免ID段相同的情况出现。

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为提高集成架构中车电总线通信速率,结合综合化处理系统项目要求,采用双总线结合的方式,利用CAN总线和...

发表于 2017-11-18 07:25 584次阅读
基于FPGA的车电总线接口简述及模块设计

总线之RS-485的工业应用

RS-485是用于许多工业通讯系统(如PROFIBUS系统),或者用于PLC等连接组件、SCADA系...

发表于 2017-11-16 13:24 144次阅读
总线之RS-485的工业应用

总线概述之AMBA总线

高级微控制器总线结构Advanced Microcontroller Bus Architectur...

发表于 2017-11-16 13:24 354次阅读
总线概述之AMBA总线

设计基于FPGA实现的ARINC659总线的系统...

随着航空系统综合化复杂度的增加,如何高效监控总线数据行为、实时对数据分析、进行故障诊断及定位是航空电...

发表于 2017-11-16 12:49 174次阅读
设计基于FPGA实现的ARINC659总线的系统...

对并行总线与串行总线两大类总线的分析

虽然随着技术的发展,现代的数字芯片已经集成了越来越多的功能,但是对于稍微复杂一点的系统来说,很多时候...

发表于 2017-11-15 16:16 224次阅读
对并行总线与串行总线两大类总线的分析

CAN运用了解和指南

这是我为公司写的一个关于CAN总线的入门文章,对全面理解CAN总线特性很有帮助,拿出来分享给大家。 ...

发表于 2017-11-15 15:48 334次阅读
CAN运用了解和指南

工业以太网与现场总线技术各自优缺点和应用

随着“工业4.0”战略的展开,计算机技术、通讯技术、IT技术的发展已经渗入到工控领域,其中最主要的表...

发表于 2017-11-15 15:44 678次阅读
工业以太网与现场总线技术各自优缺点和应用

AHB总线应用教程

AHB总线规范是AMBA总线规范的一部分,AMBA总线规范是ARM公司提出的总线规范,被大多数So...

发表于 2017-11-15 12:33 344次阅读
AHB总线应用教程

AMBA总线AHB、APB、AXI性能对比分析及...

AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) 高...

发表于 2017-11-15 12:26 409次阅读
AMBA总线AHB、APB、AXI性能对比分析及...

线性拓扑结构CAN总线布线规范

线性拓扑是CAN总线布线规范中最为常见的,如果采用了线性拓扑中的“T”型分支连接,按规定分支长度是不...

发表于 2017-11-15 08:31 2992次阅读
线性拓扑结构CAN总线布线规范

can终端电阻的作用

CAN,全称为Controller Area Network,即控制器局域网,是国际上应用最广泛的现...

发表于 2017-11-09 19:08 557次阅读
can终端电阻的作用

spi是什么spi检测是什么意思

SPI是串行外设接口(Serial Peripheral Interface)的缩写。SPI,是一种...

发表于 2017-11-09 10:01 812次阅读
spi是什么spi检测是什么意思

lpc总线规范详解

所谓总线(Bus),是指计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道。总线是连接计算机硬件系统内多种设...

发表于 2017-11-03 12:03 561次阅读
lpc总线规范详解

SPI总线有四种工作方式,哪几种最为广泛

SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3),其中使用的最为广泛的是SPI0和S...

发表于 2017-10-25 06:44 5146次阅读
SPI总线有四种工作方式,哪几种最为广泛

基于船舶机舱智能监控系统的研究

CAN总线是一种串行通信协议,具有较强的抗干扰能力,可以应用在电磁噪声比较大的场合。为了保证船舶动力...

发表于 2017-10-19 16:24 330次阅读
基于船舶机舱智能监控系统的研究

Microchip宣布提供业界第一款外部CAN灵...

Microchip日前宣布,开始提供业界第一款外部CAN灵活数据速率(CAN FD)控制器。采用MC...

发表于 2017-10-19 06:31 8910次阅读
Microchip宣布提供业界第一款外部CAN灵...

CAN FD是什么?

随着汽车电子、工业自动化的蓬勃发展,CAN总线上的设备数量、数据量都大大增加,给CAN总线带来的极大...

发表于 2017-10-18 17:38 3850次阅读
CAN FD是什么?

串行外围设备接口应用及设计详解

SPI 规定了两个 SPI 设备之间通信必须由主设备 (Master) 来控制次设备 (Slave)...

发表于 2017-10-16 08:58 2737次阅读
串行外围设备接口应用及设计详解