CAN2.0詳細解析

一、基本介紹

CAN2.0是一種控制器局域網絡，是一種多主機，常用於現代汽車、工業機器人等領域的數據通信。它的特點是抗干擾、高可靠性和實時性，在自動化領域中得到了廣泛應用。

CAN2.0總線採用雙絞線，可以採用單端或差分信號方式，位於數據鏈路層，提供數據傳輸的可靠性和實時性，並與物理層一起構成完整的CAN協議。CAN數據幀由CAN數據報文和CAN遠程幀組成，每個幀最多包含8個字節的數據。

二、幀結構

CAN2.0的幀結構包括：幀頭、數據和CRC。幀頭包括ID、控制位和長度位，ID佔11位，控制位包括判斷幀格式和類型的位，長度位表示數據的長度（最多8個字節）。數據位是CAN2.0中的數據信息，長度不超過8個字節。CRC表示循環冗餘校驗，用於檢測數據傳輸時的錯誤。

struct can_frame {
    canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
    __u8    can_dlc; /* data length code: 0 .. 8 */
    __u8    data[8] __attribute__((aligned(8))); /* aligned for atomicity on 64bit CPUs */
};

三、通信方式

CAN2.0支持兩種通信方式：廣播和點對點。廣播通信方式是指所有節點都能接收同一消息，節點只需要接收消息即可，不需要發送反饋。點對點通信方式是指一種基於請求-響應機制，其中發送方向所有接受方廣播請求並等待響應。然後，每個接收方向發送方發送響應消息。它應用於一些保留控制，如固件更新。

四、錯誤處理

CAN2.0具有一些錯誤處理機制：CRC校驗錯誤，仲裁丟失錯誤和格式錯誤等。當發生錯誤時，CAN2.0能夠自動進行錯誤處理，通過重發、錯誤報告或總線掉電離線，以便於及時排查問題。

五、應用領域

CAN2.0廣泛應用於現代汽車、工業機器人、交通規劃監控等自動化領域，如車輛控制系統、汽車電子、航空電子等。從車載電子控制單元（ECU）到工業機器人，CAN2.0技術得到了廣泛應用，並逐漸成為行業標準。

六、實例應用

應用示例是一個基於CAN2.0的的汽車轉向系統，它主要包含一個方向盤控制單元和一個車輛控制單元。方向盤控制單元從方向盤接收信號，計算出轉向角度並將它作為消息發送給車輛控制單元。車輛控制單元接收並處理所接收到的方向盤控制單元數據，並執行轉向操作。示例代碼如下：

    // 方向盤控制單元：
    void steering_control(void)
    {
        struct can_frame frame;
        frame.can_id = 0x01;
        frame.can_dlc = 4;
        frame.data[0] = 0x01;
        frame.data[1] = 0x02;
        frame.data[2] = 0x03;
        frame.data[3] = 0x04;
        send_frame(frame);
    }
    
    // 車輛控制單元：
    void vehicle_control(void)
    {
        struct can_frame frame;
        receive_frame(&frame);
        if (frame.can_id == 0x01) {
            // 處理方向盤控制命令
            control_steering(frame.data[0], frame.data[1], frame.data[2], frame.data[3]);
        }
    }

七、總結

本文詳細介紹了CAN2.0的基本概念、幀結構、通信方式、錯誤處理和應用領域。CAN2.0作為一種高可靠性的控制器局域網絡，在現代自動化領域中應用越來越廣泛。通過實例應用代碼，可了解CAN2.0在實際應用中的實現過程。