CAN总线通讯时CANH和CANL压差式多少

Posted 2023-04-30

　　CAN总线通讯时CANH和CANL压差隐性状态时为0V，显性状态时为2V
　　CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。
　　CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。
　　CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。 参考技术A CAN_H与CAN_L电压差理论上应该是0V和2V之间变化。CAN总线处于隐性状态时CAN_H=CAN_L=2.5V；CAN总线处于显性状态时CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。 参考技术B CAN_H与CAN_L电压差理论上应该是2V左右。

CAN总线基础和在linux下使用实战

CAN总线基础和在linux下使用实战

CAN 是Controller Area Network 的缩写
有CANH和CANL两线，即差分信号通信。当然设备芯片还会有电源和地等线。
在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。
最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA 方式）。
多个单元同时开始发送时，发送高优先级 ID 消息的单元可获得发送权。
没有目标地址和源地址的概念，只有标识符，根据标识符决定优先级，根据表示符，设备自己判断是否接收给上层，让上层处理。即消息是广播的形式。
两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。这个是与CAN总线中，多个电平同时出现时，显式电平为最终值这个机理有关。所以，设备一边发送，一遍检查总线的实际值，即可知道是否有别的设备在同时发送了。这种不算出错误，而是算仲裁是否取胜。 后面CRC检验错误等，才是错误。
标准格式有11 个位的标识符（Identifier: 以下称ID），扩展格式有29 个位的ID。
通信是通过以下5 种类型的帧进行的。 数据帧、 遥控帧、错误帧、 过载帧、 帧间隔

作为驱动开发人员，应该了解，总线协议哪些部分是硬件实现的，哪些部分是软件实现的。
数据帧的数据内容和遥控帧的数据内容，应该是软件填入，并由硬件进行协助处理。错误帧、过载帧、帧间隔，这种东西，应该是硬件直接处理，只是可能会转换为一个中断控制器的一个status来通知上层软件逻辑，出现某些问题。

对于linux软件来说，CAN host controller驱动会把硬件收到的CAN数据组织为struct can_frame 。
linux内核代码来看
struct can_frame {
canid_t can_id; /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags /
__u8 can_dlc; / frame payload length in byte (0 … CAN_MAX_DLEN) /
__u8 data[CAN_MAX_DLEN] attribute((aligned(8)));
};
can_id就是表示符字段，并含CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags
例如imx6的flexcan的驱动，在can_id上也指明了一些错误信息给上层使用。通过can_id的标记位指明。具体看flexcan的代码。
/

Controller Area Network Identifier structure
bit 0-28 : CAN identifier (11/29 bit)
bit 29 : error message frame flag (0 = data frame, 1 = error message)
bit 30 : remote transmission request flag (1 = rtr frame)
bit 31 : frame format flag (0 = standard 11 bit, 1 = extended 29 bit)
*/
即linux重新定义了canid，这个与can总线上的格式不同，但意义类似。而且提供了filter机制，让应用层的socket只是关心某些canframe的包。注意，其他操作系统，实现方式可能不同。
使用CAN分析仪，安装驱动，并使用CANTest工具，
选择好设备和can通道后，并设置频率后，即可接收和发送。

CANH接CANH，CANL接CANL

此CANTest工具运行后，并设置速率为500KHz

另外一侧，即设备侧，linux中运行
ip link set can0 down
ip link set can0 up type can bitrate 500000
即设置为500KHz。
然后运行
cansend can0 1F334455#11223355
linux上发送上面的数据，#之前是can id，#号之后是数据。CANTest上，就会收到并显示。

linux设备侧，运行candump -l any,0:0,#FFFFFFFF，然后CANTest上发送数据。
然后candump会告诉你保存到哪个文件，你即可
cat这个文件看到内容。

linux侧的can使用介绍，具体可以看Documentation/networking/can.txt

linux CAN应用开发涉及的api：参考candump和cansend的代码
struct sockaddr_can addr;
struct iovec iov;
struct msghdr msg;
struct cmsghdr cmsg;
struct can_filter rfilter;
can_err_mask_t err_mask;
struct canfd_frame frame;
struct ifreq ifr;
socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
ioctl(s[i], SIOCGIFINDEX, &ifr)
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_ERR_FILTER,&err_mask, sizeof(err_mask)); //根据需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_JOIN_FILTERS,&join_filter, sizeof(join_filter)) //根据需要
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FILTER,rfilter, numfilter sizeof(struct can_filter)); //根据需要， 设置filter，过滤某些CAN_ID的数据
setsockopt(s[i], SOL_CAN_RAW, CAN_RAW_FD_FRAMES, &canfd_on, sizeof(canfd_on)); //根据需要
bind(s[i], (struct sockaddr )&addr, sizeof(addr))
select(s[currmax-1]+1, &rdfs, NULL, NULL, timeout_current)
recvmsg(s[i], &msg, 0); //或者recv()
close(s[i]);
ifr.ifr_ifindex = if_nametoindex(ifr.ifr_name);
ioctl(s, SIOCGIFMTU, &ifr)
bind(s, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)
write(s, &frame, required_mtu)

由于linux暴露给上层的CAN网络设备只支持
socket(PF_CAN, SOCK_RAW, CAN_RAW);
而android上层使用的是java，所以需要native层的service把此种socket转为另外的tcp或者udp或者进程间通信机制的socket才能发给java上层。

具体请参考我的免费的linux各种驱动开发课程如下：
https://edu.51cto.com/course/17138.html

另外我的相关培训视频请看：
欢迎观看我发布的各个课程： https://edu.51cto.com/lecturer/8896847.html