Далее приведена более подробная техническая информация описания стандарта CAN.

Описание стандарта
Непосредственно стандарт CAN от Bosch определяет передачу в отрыве от физического уровня — он может быть каким угодно, например, радиоканалом или оптоволокном. Но на практике под CAN-сетью обычно подразумевается сеть топологии «шина» с физическим уровнем в виде дифференциальной пары, определённым в стандарте ISO 11898. Передача ведётся кадрами, которые принимаются всеми узлами сети.

Общие сведения
Синхронная шина, с типом доступа Collision Resolution (CR), который в отличие от Collision Detect (CD) сетей (Ethernet — это CD) детерминировано (приоритетно) обеспечивает доступ на передачу сообщения, что особо ценно для промышленных сетей управления (fieldbus). Передача ведётся кадрами. Полезная информация в кадре состоит из идентификатора длиной 11 бит (стандартный формат) или 29 бит (расширенный формат, надмножество предыдущего) и поля данных длиной от 0 до 8 байт. Идентификатор говорит о содержимом пакета и служит для определения приоритета при попытке одновременной передачи несколькими сетевыми узлами.

Рецессивные и доминантные биты
Для абстрагирования от среды передачи спецификация CAN избегает описывать двоичные значения как «0» и «1». Вместо этого применяются термины «рецессивный» и «доминантный», при этом подразумевается, что при передаче одним узлом сети рецессивного бита, а другим доминантного, принят будет доминантный бит. Например, при реализации физического уровня на радиоканале отсутствие сигнала означает рецессивный бит, а наличие — доминантный; тогда как в типичной реализации проводной сети рецессив бывает при наличии сигнала, а доминант, соответственно, при отсутствии. Стандарт сети требует от «физического уровня», фактически, единственного условия: чтобы доминантный бит мог подавить рецессивный, но не наоборот. Например, в оптическом волокне доминантному биту должен соответствовать «свет», а рецессивному — «темнота». В электрическом проводе может быть так: рецессивное состояние — высокое напряжение на линии (от источника с большим внутренним сопротивлением), доминантное — низкое напряжение (все узлы сети «подтягивают» линию на землю). Если линия находится в рецессивном состоянии, перевести её в доминантное может любой узел сети (включив свет в оптоволокне или закоротив высокое напряжение). Наоборот — нельзя (включить темноту нельзя).

Виды кадров

· Кадр данных (data frame) — передаёт данные;

· Кадр запроса передачи (remote frame) — служит для запроса на передачу кадра данных с тем же идентификатором;

· Кадр перегрузки (overload frame) — обеспечивает промежуток между кадрами данных или запроса;

· Кадр ошибки (error frame) — передаётся узлом, обнаружившим в сети ошибку.

Кадры данных и запроса отделяются от предыдущих кадров межкадровым промежутком.

Формат кадра запроса
Совпадает с кадрами данных стандартного или расширенного формата за двумя исключениями:

· В поле RTR рецессив вместо доминанты.

· Отсутствует поле данных.

Арбитраж доступа
При свободной шине любой узел может начинать передачу в любой момент. В случае одновременной передачи кадров двумя и более узлами проходит арбитраж доступа: передавая адрес источника, узел одновременно проверяет состояние шины. Если при передаче "0" бита принимается "1" — считается, что другой узел передаёт сообщение с большим приоритетом и передача откладывается до освобождения шины. Таким образом, в отличие, например, от Ethernet в CAN не происходит непроизводительной потери пропускной способности канала при коллизиях. Цена этого решения — вероятность того, что сообщения с низким приоритетом никогда не будут переданы.

Контроль ошибок
CAN имеет несколько механизмов контроля и предотвращения ошибок:

· Контроль передачи: при передаче битовые уровни в сети сравниваются с передаваемыми битами.

· Дополняющие биты (bit stuffing): после передачи пяти одинаковых битов подряд автоматически передаётся бит противоположного значения. Таким образом, кодируются все поля кадров данных или запроса, кроме разграничителя контрольной суммы, промежутка подтверждения и EOF.

· Контрольная сумма: передатчик вычисляет её и добавляет в передаваемый кадр, приёмник считает контрольную сумму принимаемого кадра в реальном времени (одновременно с передатчиком), сравнивает с суммой в самом кадре и в случае совпадения передаёт доминантный бит в промежутке подтверждения.

· Контроль значений полей при приёме.

Разработчики оценивают вероятность невыявления ошибки передачи как 4,7?10-11.

Скорость передачи и длина сети

Диапазон скоростей
Все узлы в сети должны работать с одной скоростью. Стандарт CAN не определяет скоростей работы, но большинство как отдельных, так и встроенных в микроконтроллеры адаптеров позволяют плавно менять скорость в диапазоне по крайней мере от 20 килобит в секунду до 1 мегабита в секунду. Существуют решения, выходящие далеко за рамки данного диапазона.

Предельная длина сети
Приведённые выше методы контроля ошибок требуют, чтобы изменение бита при передаче успело распространиться по всей сети к моменту замера значения. Это ставит максимальную длину сети в обратную зависимость от скорости передачи: чем больше скорость, тем меньше длина. Например, для сети стандарта ISO 11898 предельные длины составляют приблизительно:

· 1 Мбит/с 40 м

· 500 Кбит/с 100 м

· 125 Кбит/с 500 м

· 10 Кбит/с 5000 м

Протоколы высокого уровня

Базовой спецификации CAN недостаёт многих возможностей, требуемых в реальных системах: передачи данных длиннее 8 байт, автоматического распределения идентификаторов между узлами, единообразного управления устройствами различных типов и производителей. Поэтому вскоре после появления CAN на рынке начали разрабатываться протоколы высокого уровня для него. В число распространённых на данный момент протоколов входят:

· CANopen

· DeviceNet

· CAN Kingdom

· J1939

· SDS

Преимущества

· Возможность работы в режиме жёсткого реального времени.

· Простота реализации и минимальные затраты на использование.

· Высокая устойчивость к помехам.

· Арбитраж доступа к сети без потерь пропускной способности.

· Надёжный контроль ошибок передачи и приёма.

· Широкий диапазон скоростей работы.

· Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Недостатки

· Максимальная длина сети обратно пропорциональна скорости передачи.

· Большой размер служебных данных в пакете (по отношению к полезным данным).

· Отсутствие единого общепринятого стандарта на протокол высокого уровня, однако же, это и достоинство. Стандарт сети предоставляет широкие возможности для практически безошибочной передачи данных между узлами, оставляя разработчику возможность вложить в этот стандарт всё, что туда сможет поместиться. В этом отношении CAN подобен простому электрическому проводу. Туда можно «затолкать» любой поток информации, который сможет выдержать пропускная способность шины. Известны примеры передачи звука и изображения по шине CAN (Россия). Известен случай создания системы аварийной связи вдоль автодороги длиной несколько десятков километров (Германия). (В первом случае нужна была большая скорость передачи и небольшая длина линии, во втором случае — наоборот). Изготовители, как правило, не афишируют, как именно они используют полезные байты в пакете.

Источники:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Controller_Area_Network

Что такое CAN-BUS

CAN Bus - это автомобильная шина разработанная Робертом Бошем, которая преимущественно принята в автомобильной и авиакосмической индустрии. CAN это серийный протокл шины, с подключением отдельных систем и датчиков как альтернатива обычному много-проводному пучку. Позволяет связать автомобильные компоненты в один или двойной провод называемый сетью шины данных на скорости выше 1 Мегабита.

До CAN - шины

С начала 1940 года, автопроизводители непрерывно улучшали технологии своих автомобилей путем интеграции и наращиванием электронных компонентов. Технологический прогрессивный автомобиль становились более составными так как электронные компоненты заменяли механические системы и создавалий дополнительный комфорт, удобство, и характеристики безопасности. Вверх до того как была выпушенна CAN шина, автомобили имели большое количество проводки которая была необходима для соединения различных электронных компонентов.

В соответствии с болшим количеством проводов, установка требовала установщика не только понимать как интегрировать системы и связсть с друг другом, но так же требовала многочисленных соединений пролегающих по всей длинне автомобиля. Тем самым ухудшая обслуживание и ремонт, автомобильная проводка отличается по годам, маркам и даже моделям. В результате установщикам необходимо иметь хорошие знания и затрачивать много времени для установки не оригинального оборудования или обучения установке затрачивая многочисленное время, и потеря времени на выявление неисправностей а иногда даже претензии по повреждению оригинального оборудования. В течении данного прогресса, установщики сталкивались с наращиваемыми сложностями временем поиска квалифицированного персонала который был готов выполнять каждый день установки и как результат, рост цены за компенсацию за более квалифицированную работу, в других случаях даже отказ клиента.

Введение CAN Bus

Первый автомобиль с шиной CAN был представлен в 1986 году - это BMW 850 купе. За счет использование данной шины в автомобиле было использовано меньше проводки на 2 километра, общий сброшенный вес составил 50 кг, использовались так же только половинчатые соединители. Впервые, каждый из автомобильных систем и датчиков где способность соединения на очень высокой скорости (25КБ/c - 1Мегабит) на одинарном или сдвоенном проводе линии соединения противоположенная предидущей мультипроводной проводке. Как бы то нибыло введение CAN шины так же увеличивает степень интеграции автомобилей и делает установку не оригинального оборудования еще сложнее и в большенстве случаев невозможных для выполнения.

В 2006, более 70% проданных автомобилей на технологии CAN Bus. С начала 2008, Ассациация Автомобильных Инжинеров (SAE) потребовала 100% для продаваемых автомобилей в USA использоватьпротокол соединения CAN Bus Евро союз имеет аналогичные законы. Малому количеству производителей не оригинального оборудования были предоставлены возможности работать с протоколом CAN Bus до сегодняшнего дня, не имеется новых устройств которы могли бы позволять не оригинальным сигнализация запускать двигатель в обход штатной сигнализации. Но в данный момент есть устройство которое позволяет включить автозапуск не отключая штатную сигнализацию в CAN Bus сети.

The ССL первый набор не оригинального обходчика CAN Bus предлагается для автозапуска и сигнализации для новой высокоскоростного протокола соединения CAN Bus.

Источник:

http://www.buyitx.net/index.php?whatis_can_ru