4 CAN總線仲裁機(jī)制分析

總線仲裁，是指當(dāng)總線上有多個節(jié)點在同時發(fā)送數(shù)據(jù)時總線協(xié)議的處理方法。CAN總線采用的是無破壞性的仲裁機(jī)制，即若總線上的多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，具有高優(yōu)先級數(shù)據(jù)包的節(jié)點仲裁勝出，可以繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，而其它仲裁失敗的節(jié)點將退出發(fā)送狀態(tài)而轉(zhuǎn)為接收節(jié)點，與其他總線仲裁機(jī)制(例如局域網(wǎng)的CSMA／CD)相比，其不僅不會破壞已發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且不會造成發(fā)送數(shù)據(jù)的延遲，是CAN總線與其他總線相比的優(yōu)點之一，其主要是通過CAN總線所具備的如下兩個特點實現(xiàn)：1)CAN總線的線與特性，即當(dāng)總線上多個節(jié)點同時發(fā)送顯性和隱形電平時，總線電平表現(xiàn)為顯性電平。2)CAN控制器即使在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時也在監(jiān)控總線電平狀態(tài)，即當(dāng)在仲裁時，當(dāng)控制器發(fā)送隱性電平但檢測到總線為顯性電平時，節(jié)點仲裁失敗，轉(zhuǎn)為接收節(jié)點。

5 CAN總線魯棒性分析

CAN總線的魯棒性是通過其對節(jié)點和總線數(shù)據(jù)包安全性的實時檢測與監(jiān)控來實現(xiàn)的，另外，CAN總線通過采用的差分信號對外界干擾信號有較強(qiáng)的抑制作用。具體論述如下。

5．1 實時監(jiān)控總線波形

CAN控制器不僅在上電后會一直監(jiān)測總線上其它節(jié)點發(fā)送的的數(shù)據(jù)包，并且在自己發(fā)送數(shù)據(jù)包得過程中也在實時監(jiān)測自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，一旦檢測到位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤、格式錯誤或者應(yīng)答錯誤，該節(jié)點就會根據(jù)其所處的錯誤狀態(tài)(錯誤激活狀態(tài)或者錯誤認(rèn)可狀態(tài))發(fā)送相應(yīng)的錯誤標(biāo)志，實際上筆者認(rèn)為只有錯誤激活站點發(fā)送激活錯誤標(biāo)識(即6個連續(xù)的顯性位后接8個隱性位的錯誤標(biāo)識界定符)會對總線及總線上的節(jié)點產(chǎn)生影響，而處于錯誤認(rèn)可狀態(tài)的節(jié)點發(fā)送的錯誤認(rèn)可標(biāo)識實際對總線沒有任何影響(發(fā)送的6個隱性電平與總線空閑狀態(tài)是一致的)。

5．2 實時監(jiān)控節(jié)點狀態(tài)判定節(jié)點權(quán)限

節(jié)點會根據(jù)總線上數(shù)據(jù)包的情況實時改變自身的狀態(tài)(錯誤激活、錯誤認(rèn)可或者總線關(guān)閉狀態(tài))，處于錯誤激活的節(jié)點正常參與總線通信，錯誤認(rèn)可的單元參與總線通信，但是在其啟動下一個發(fā)送之前需要發(fā)送8個額外的隱性位。對于總線上發(fā)送的數(shù)據(jù)包，如表1所示，15位的CRC序列實現(xiàn)了對起始位、仲裁域、控制域以及數(shù)據(jù)域(如果有的話)的監(jiān)控，接收站點在接收到數(shù)據(jù)后會根據(jù)與發(fā)送節(jié)點相同的算法生成該數(shù)據(jù)包的CRC序列，并與接收到的CRC序列做比較，如果不同則說明有錯，接收節(jié)點不會對該數(shù)據(jù)包做出應(yīng)答，發(fā)送節(jié)點就會檢測到應(yīng)答錯誤并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)包?？傊?，CAN總線通過數(shù)據(jù)鏈路層以及物理層就已經(jīng)實現(xiàn)了較高的總線的數(shù)據(jù)安全性和總線的穩(wěn)定性。

6 結(jié)論

文中以ISO11898協(xié)議規(guī)范為基礎(chǔ)，從通信的角度詳細(xì)分析了CAN總線的節(jié)點同步機(jī)制、節(jié)點地址機(jī)制、總線仲裁機(jī)制(即總線沖突解決機(jī)制)及總線魯棒性的實現(xiàn)原理和基礎(chǔ)，同時簡要介紹了CAN總線的應(yīng)用特性以及將其應(yīng)用于實際系統(tǒng)中時總線的系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)，對深入理解CAN總線協(xié)議和將CAN總線應(yīng)用到具體工程項目中，以及研究或開發(fā)特定要求的總線系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。