CANOpen系列教程02_理解CAN匯流排協議
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一、寫在前面
上一篇文章講述了CAN和CANOpen，相信大家CAN和CANOpen有一定理解了。本文說的CAN即是一種匯流排，也是一種協議。因此，我們常聽見CAN匯流排，也常聽見CAN協議。
CAN協議和CANOpen協議是兩套不同的協議。從軟硬體層次來劃分，CAN協議屬於硬體協議，而CANOpen屬於軟體協議
本篇文章先概述一下CAN網路，讓大家對CAN匯流排協議有一個全域性的概念，再到底層的CAN匯流排協議知識。
二、CAN網路
CAN網路可以理解為多臺CAN裝置連線在同一條CAN總線上組合成的網路，其中的CAN裝置我們稱之為節點。CAN網路拓撲結構如下圖：
如上圖，一個CAN節點主要包含三類：MCU應用程式、CAN控制器、CAN收發器。
2.1 MCU應用程式
MCU應用程式我將其分為三塊：業務邏輯程式碼、協議層程式碼、底層驅動程式碼。
A.業務邏輯程式碼：是根據專案需求而定，也很好理解。比如我讀取一個感測器資料，並對其做出相應邏輯處理。
B.協議層程式碼：比如後續要講述的CANOpen。
C.底層驅動程式碼：配置CAN匯流排相應引數、控制收發的程式碼。
2.2 CAN控制器
CAN控制器內部結構還是挺複雜的，一般現在CAN控制器都是與處理器整合在一起。
其實對於程式設計的人來說，無非也就是包含一些控制、狀態、配置等暫存器。
比如我們看到有些STM32晶片帶有CAN，也就是說CAN控制器已經整合在STM32晶片中了，我們只需要程式設計操作其中的暫存器即可。
2.3 CAN收發器
CAN收發器：將CAN收發引腳（CAN_TX和CAN_RX）的TTL訊號轉換成CAN匯流排的電平訊號。
PS：你可以把CAN匯流排通訊認為是UART通過485進行通訊：CAN控制器就如UART的控制器，而CAN收發器就如485轉換晶片。
三、ISO標準化的CAN協議
寫這一章節的主要目的就是想讓大家瞭解CAN匯流排位於OSI所在層次。
3.1 ISO/OSI基本參照模型
【注】
ISO：International Standardization Organization國際標準化組織；
OSI：Open Systems Interconnection開放式系統間互聯；
3.2 CAN在OSI模型中的定義
【注】
LLC：Logical Link Control邏輯鏈路控制；
MAC：Medium Access Control媒介訪問控制；
從上圖可以知道CAN匯流排底層硬體的內容（CAN控制器、收發器）主要位於OSI的第1層和第2層。
四、概述CAN匯流排協議
CAN匯流排協議：就是為了保證通訊（收發）資料在CAN總線上能穩定傳輸而制訂的一套協議。
CAN匯流排協議的內容很多，為方便初學者理解，本文先大概描述一下CAN匯流排協議，後續文章詳細講述CAN匯流排協議的內容。
4.1 匯流排訊號
CAN匯流排為**「兩線」「差分」**訊號，用隱形代表邏輯1，顯性代表邏輯0。如下圖：
4.2 優先順序
假如某一時刻，一個裝置（節點）往匯流排發0，一個裝置往匯流排發1。那麼匯流排會呈現什麼現象？
答案：最後匯流排呈現為顯性，也就是0。
4.3 位時序
位時序邏輯將監視序列匯流排，執行取樣並調整取樣點，在調整取樣點時，需要在起始位邊沿進行同步並後續的邊沿進行再同步。
簡單的說就是對一個bit位分幾段進行取樣，目的就是提高資料傳輸穩定性。在STM32中底層驅動程式碼就需要進行位時序程式設計，在STM32參考手冊中也會發現如下位時序圖：
4.4 幀的種類和格式
幀的種類有多種：
資料幀：用於傳送單元向接收單元傳送資料的幀。
遙控幀：用於接收單元向具有相同 ID 的傳送單元請求資料的幀。
錯誤幀：用於當檢測出錯誤時向其它單元通知錯誤的幀。
過載幀：用於接收單元通知其尚未做好接收準備的幀。
幀間隔：用於將資料幀及遙控幀與前面的幀分離開來的幀。
資料幀和遙控幀有標準格式和擴充套件格式兩種格式。標準格式有11個位的識別符號ID，擴充套件格式有29個位的ID。
4.5 位填充
位填充是為防止突發錯誤而設定的功能。當同樣的電平持續 5 位時則新增一個位的反型資料。如下圖：
4.6 錯誤的種類
CAN匯流排協議內容很多，初學者先了解這些，後面文章具體到每一個點上，相信大家就會更明白其中的含義。
五、說明
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六、最後
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