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CAN in Automation 国际用户与制造商联合组织 CAN 词典 第7版,2013 年-4--5-前言 本词典简要介绍 CAN 技术中使用的词汇和缩 写.

它并非用于代替任何标准或规范.借助 CAN 词典,CAN 新用户可不必查阅标准和规 范就能很方便地了解技术文章、手册等. CAN 词典涵盖了 CAN 数据链路层、CAN 物 理层以及多种基于 CAN 的高层协议.编撰者 已经尽力收入所有相关信息.尽管如此,用 户想要查找的某些条目可是编撰者未曾虑 及,或者某些条目的说明不够具体充分. 为了使 CAN 词典的后续版本更加全面完美, 编撰者十分乐意收到您的评论和建议([email protected]). 编撰者 -

6 - 引言 控制器局域网 (CAN) 是一种国际标准化的串行总线系统, 最初是为车载网络制定的.1986 年,在底特律召开的 SAE 大会引入了 CAN 数据链路层协议.1993 年,CAN 协议和高速物理层成为国际标准 ISO

11898 的组成内容. 今天,该ISO 标准包括以下组成部分: ? ISO 11898-1:数据链路层 ? ISO 11898-2:高速收发器 ? ISO 11898-3:容错收发器 ? ISO 11898-4:时间触发 CAN ? ISO 11898-5:低功率模式高速收发器 ? ISO 11898-6:带选择性唤醒能力的高速收发器 (正在 制定中) 在传统的 CAN 数据链路层协议中,整个帧使用一种比特 率.最新引入的改进型 CAN 数据链路层协议 (也称为 CAN FD) 为数据阶段使用更高的第二比特率,从而加速数 据传送.此外,改进型 CAN 协议支持长数据字段 (最多达

64 个字节).改进型 CAN 数据链路层协议不支持 CAN 远 程帧. CAN 数据链路层是不同标准化高层协议的基础.在上个世 纪九十年代中期,针对商业车辆柴油发动机动力系统应 用,引入了 SAE J1939 系列.而用于工厂自动化的 DeviceNet (IEC 62026-3) 以及用于嵌入式控制系统的 CANopen (EN 50325-4) 也在此时制定出来.其它标准化 高层协议还有用于车辆诊断的 ISO 传输层 (ISO 15765-2) 和统一诊断服务 (ISO 15765-3),用于农林机械的 ISO

11783 系列 (也被称为 Isobus) 以及用于卡车与拖车通信的 ISO

11992 系列.用于船载导航设备的 NMEA

2000 应用 层已被标准化为国际标准 IEC 61162-3. -

7 - CAN 网络的应用范围十分广泛.各种运输系统 (汽车、 卡车、机车、轮船和飞机) 中的车载网络是其中最主要的 一个应用领域.其它应用包括工业设备控制、工厂自动 化、医疗设备、实验室自动化、升降机和门控制、发电与 配电以及许多其它嵌入式控制系统. CAN 物理层使用不同的电压,具有很强的抗扰性,而CAN 数据链路层协议具有可靠的通信能力,汉明距离达到

6 (改进型 CAN 数据帧同样如此).也就是说,可检测五个 随机分布的位错误以及一个

15 位长的突发性错误.高层 协议和子协议支持最高为现货即插即用层级设备的互操 作性. -

8 - A acceptance filter 验收滤波器 CAN 控制器芯片中的验收滤波器用于根 据所分配的标识符选择接收报文.大多 数CAN 控制器芯片都提供硬件验收滤波 器,可根据所分配的特定标识符或标识 符范围过滤 CAN 报文.这些滤波器可由 用户设置,它们承担验收滤波任务,减 轻微控制器的负担. acknowledge (ACK) delimit- er 确认 (ACK) 分 隔符 确认字段的第二位.根据它的定义,它 具有隐性状态.该位的显性状态被认为 是一种错误,将导致传输一个错误帧. acknowledge error 确认错误 如果报文发送节点在确认槽中检测到隐 性状态,便认为出现确认错误状态.确 认错误不会导致总线关闭状态.通常, 当网络只含有一个节点而该节点开始传 输CAN 报文时将出现此错误. acknowledge (ACK) field 确认 (ACK) 字段 确认字段由两个位组成:确认槽和分 隔符. acknowledge (ACK) slot 确认 (ACK) 槽 确认字段的第一个位.它由报文发送节 点隐性发送,而由成功执行 CRC (循 环冗余检查) 的所有接收器显性发送.如 果生成报文的节点检测到该位为显性, 便知道至少有一个节点已正确接收到 报文. -

9 - active error flag 主动错误标记 主动错误标记是由六个连续显性位组成 的主动错误帧的第一部分. application layer 应用层 应用层是 OSI (开放系统互连) 参考模 型的通信实体.它为应用程序提供通信 服务. application objects 应用对象 应用对象是应用层 API (应用程序接口) 可见的应用程序的信号和参数. application profile 应用子协议 应用子协议定义网络中所有设备的所有 通信对象和应用对象. arbitration field 仲裁字段 仲裁字段由

11 位或

29 位标识符、RTR (远程传输请求) 位组成,如果是

29 位格 式,还包括 IDE (标识符扩展) 位和 SRR (替代远程请求) 位. arbitration phase 仲裁阶段 仲裁阶段指的是改进型 CAN 数据帧中 以传统 CAN 的指定方式利用位定时的 那些部分.仲裁阶段从 SOF 开始,到BRS 位的采样点结束.此外,改进型 CAN 数据帧的最终部分,即从 CRC 分 隔符的采样点开始到 EOF 结束,完成 仲裁阶段.帧间空间同样以仲裁位时间 发送. -

10 - Arinc 825-1 该规范由美国航空无线电公司 (Arinc) 制定,定义专用于航空器内部网的高层协 议.它的设计用途与 CANaerospace 高 层协议有些类似,但使用

29 位标识符. 物理层符合 ISO 11898-2. Arinc

826 该规范描述了将软件组成部分下载到 线路可替换部件 (LRU) 的过程.该规范 用于可编程航空电子设备. assembly object 组合对象 DeviceNet 对象,描述 I/O 报文的内容. asynchronous PDO 异步 PDO 异步 PDO 是事件驱动 PDO 的历史 术语. automatic re- transmission 自动重发 在成功发送错误帧之后,将自动重发损 坏的报文 (数据帧和远程帧). auto bit rate detection 自动比特率 检测 CAN 节点仅侦听总线通信,当检测到有 效报文时,它将确认接收到的帧.如果 未检测到有效报文,CAN 节点将自动切 换到下一个预配置的比特率.网络中必 须且只能有一个节点发送报文.一些 CAN 控制器芯片支持比特率自动检测. 这也可以通过外部电路来实现. -

11 - B bandwidth 带宽 带宽是一个值,表示在确定时间单位内 发送的信息的大小. BasicCAN CAN 早期使用的术语,描述一种实现方 式――仅使用两个以乒乓式方式写入和 读出的接收报文缓冲区. base frame format 基本帧格式 在数据帧和远程帧中,基本帧格式使用

11 位标识符. basic cycle 基本周期 在TTCAN 中,基本周期始终从参考报 文开始,后面跟一些独占、仲裁或自由 窗口.一个或多个基本周期组成 TTCAN 矩阵式周期. bit encoding 位编码 在CAN 中,位以不归零编码 (NRZ) 方 式进行编码. bit error 位错误 如果一个位发送时为显性,而接收时 却是隐性,或者反之,便认为出现位错 误状态,将导致在下一个位时间发送错 误帧. 如果仲裁字段和确认槽中的隐性发送位 被显性位覆盖,这并非位错误. bit monitoring 位监视 所有发送报文的 CAN 控制器芯片都监听 总线,并监视它们发送的位. -

12 - bit rate 比特率 每单位时间传输的位数,与位表达式无 关.在传统的 CAN 中,比特率最高限值 为1Mbit/s.在改进型 CAN 协议中,数 据阶段中的比特率可高于该值.而在仲 裁阶段中,比特率仍限定为

1 Mbit/s. bit rate switch 比特率切换 在改进型 CAN 数据帧中,比特率切换位 的采样点是数据阶段的开始.也就是 说,在比特率切换位的采样点,CAN 控 制器可切换到更高的比特率.比特率切 换位仅在改进型 CAN 数据帧中退出. bit resynchroniza- tion 位再同步 由于本地振荡器存在公差,可能会出现 一个节点丢失位同步的情况.每个隐性 到显性边沿都将导致 CAN 控制器将自己 与接收到的下降沿再同步. bit stuffing 位填充 将位注入位流中,提供周期性再同步所 需的总线状态改变. bit time 位时间 一个位的持续时间. bit-timing 位定时 CAN 控制器芯片中的位定时寄存器的设 置由基于振荡器频率的时间量子和节点 相关的比特率前置定标器决定. bridge 网桥 在两个网络之间提供数据链路层通信的 设备. BRS 参见比特率切换 -

13 - broadcast transmission 广播传输 一种从一个节点同时向所有节点进行传 输的通信服务. boot-up mes- sage 启动报文 当一个节点在初始化之后进入预操作状 态时所传输的 CANopen 通信服务. bus 总线 一种通信网络拓扑结构,其中的所有节 点都采用被动链接方式到达.这可实现 双向传输. bus access 总线访问 当总线闲置时,任何节点都可开始发送 帧.在CAN 网络中,节点通过发送显性 SOF (帧起始) 位来访问总线. bus analyzer 总线分析器 一种用于监视总线及显示已发送位的工 具.总线分析器可用于物理层、数据链 路层和各种应用层 (例如,CANopen 或DeviceNet). bus arbitration 总线仲裁 如果多个节点在同一时刻尝试访问总 线,则需要由仲裁过程来控制由哪个交 接点进行传输,而所有其它节点则必须 延迟传输.CAN 协议中使用的总线仲裁 过程为基于 AMP (消息优先级仲裁) 的CMSA/CD (载波侦听多路访问/冲突检 测).这使得可在不破坏消息的情况下进 行总线仲裁. -

14 - bus comparator 总线比较器 一种将用于跨通信介质传送的物理信号 转换回逻辑信息或数据信号的组件. bus driver 总线驱动程序 一种将逻辑信息或数据信号转换成物理 信号,以便跨通信介质传送的组件. bus idle 总线空闲 在总线空闲状态时,不传输 CAN 帧,所 有连接的节点都发送隐性位. bus latency 总线等待时间 从发出传输请求到传输 SOF (帧起始) 位 的间隔时间.在CAN 网络中,该时间 最长可达一个报文持续时间减去一个位 时间. bus length 总线长度 两个终端电阻之间的网络电缆长度. CAN 网络的总线长度受到所用传输率的 限制.在1Mbit/s 时,理论上的最大长 度为

40 m.当使用较低传输率时,使用 的总线电缆可稍长:在50 kbit/s 时,最 大长度可达

1 km. busload 总线负载 总线负载是规定时间单位内传输位与总 线空闲位的比率.100%是指在完整的规 定时间单位内,一直在传输位,而0%是 指在完整的规定时间单位内,总线一直 处于总线空闲状态. bus monitoring mode 总线监视模式 在该模式中,CAN 控制器关闭 Tx 引脚.也就是说,不发送错误标记或ACK 槽. -

15 - bus-off state 总线关闭状态 当TEC (发送错误计数器) 达到

256 时, CAN 控制器将切换到总线关闭状态.在 总线关闭状态期间,CAN 控制器将发送 隐性位. bus state 总线状态 两种互补的逻辑状态:显性或隐性. -

16 - C CAN 控制器局域网(CAN) 是最初由Robert Bosch GmbH 公司制定的一种串 行总线系统.它现已成为国际标准ISO 11898-1.众多半导体制造商在产品 中采用 CAN 总线技术. CANaero- space 用于航空电子和航天应用的高层协议. CAN Application Layer (CAL) CAN 应用层 (CAL) 由CiA (CAN in Automation) 成员制定的 应用层,提供多种通信服务和相应的 协议. CAN common ground CAN 公共接 地 每个 CAN 网络都需要一个公共接地,以 避免共模抑制问题.但接地端有可能会 出现不希望出现的回路电流. CAN device CAN 设备 提供至少一个 CAN 接口的硬件模块. CAN FD 改进型 CAN 数据链路层协议,也被称 为具有灵活数据传输率的CAN (CAN FD),具有较高的数据吞吐量. 改进型 CAN 帧数据字段的大小最长可达

64 字节.此外,CAN 数据帧的数据阶段 可采用提高的比特率进行发送.改进型 CAN 数据帧保留了传统的 CAN 数据帧 的可靠性 (根据数据字段的大........