隨著CAN-bus相關芯片價格的下降，內(nèi)置CAN控制器MCU的增多,，CAN-bus當前已經(jīng)進入了眾多早期由于成本問題無法使用的領域，成為極具生命力的現(xiàn)場總線,，今天我們就來探討如何構建專屬自己的CAN-bus應用層協(xié)議。

　　在CAN-bus網(wǎng)絡上,，CAN報文以廣播的形式發(fā)送,，CAN報文不包含地址信息，是否處理接收到的CAN報文由接收點的軟件確定,。CAN-bus只提供可靠的報文傳輸服務,，CAN報文的使用由應用者定義， 所以CAN網(wǎng)絡中的節(jié)點要相互通信就必須制定一個統(tǒng)一的規(guī)則,。CAN應用層協(xié)議就是這樣一個規(guī)則,。

　　這個規(guī)則，定義了CAN報文中幀ID及幀數(shù)據(jù)的使用方式，如將幀ID定義為需要處理該幀數(shù)據(jù)的CAN節(jié)點地址等,。根據(jù)應用場合的不同,，國際上出現(xiàn)了多種CAN應用層協(xié)議，常見的CAN-bus應用層協(xié)議如下：

　　圖1

　　接下來,，我們看一下如何構建CAN-bus應用層協(xié)議

　　構建一個現(xiàn)場總線網(wǎng)絡,，需要解決的關鍵技術問題有：

　　總線傳輸信息的速度、容量,、優(yōu)先等級,、節(jié)點容量等；

　　高電磁干擾環(huán)境下的可靠數(shù)據(jù)傳輸,；

　　最大傳輸距離時延時大小的確定,；

　　網(wǎng)絡的容錯技術,；

　　網(wǎng)絡的監(jiān)控和故障診斷功能,。

　　要解決以上問題，需要充分考慮現(xiàn)場總線網(wǎng)絡所采用的總線類型,，因為以上問題和總線的性能特點是密切相關的,，那么我們就看一下CAN-bus總線的上述特性：

　　CAN-bus網(wǎng)絡傳輸速度最高可達1Mbps,并采用無損仲裁，通過報文標識符指示報文優(yōu)先級,；

　　CAN-bus采用差分信號傳輸,，并采用可靠的數(shù)據(jù)校驗和錯誤檢測機制；

　　CAN-bus采用幀傳輸,，每個報文允許傳輸最多8個字節(jié),，幀結構有嚴格規(guī)定，能夠確定最大傳輸延時,；

　　CAN-bus具有可靠的錯誤機制和檢測機制,，發(fā)送的信息遭到破壞后可以重新發(fā)送；節(jié)點在錯誤嚴重的情況下,，具有自動退出總線的功能,；

　　可以通過制定嚴禁的CAN-bus應用層協(xié)議解決網(wǎng)絡監(jiān)控和診斷。

　　CAN報文的分配

　　包含報文標識符的分配和報文數(shù)據(jù)的分配,，報文格式的定義,，實質(zhì)是將CAN報文的分配規(guī)則進行詳細的描述。

　　報文ID的定義：

　　CAN2.0A幀：11位ID

　　CAN2.0B幀,，29位ID

　　報文數(shù)據(jù)的定義：每幀報文最多包含8字節(jié)數(shù)據(jù)

　　CAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)

　　在CAN網(wǎng)絡中,，通過報文的標識符進行信息的區(qū)分，因此通過報文的各種標識符分配來達到建立信息鏈接的目的,。

　　圖2 命令/響應模式通信

　　CAN應用層協(xié)議：面向節(jié)點和面向報文的協(xié)議

　　數(shù)據(jù)通信協(xié)議基本上可以劃分為“面向節(jié)點的協(xié)議”和“面向報文的協(xié)議”兩種類型,，如下圖：

　　圖3：面向節(jié)點和面向報文的數(shù)據(jù)通信

　　制定一個CAN應用層協(xié)議

　　為了給讀者演示CAN應用層協(xié)議的開發(fā)和使用方法，下面定義一個簡單的CAN應用協(xié)議棧，該協(xié)議棧中只用到CAN標準幀中的數(shù)據(jù)幀,，幀ID中的11個位的分配和使用方法如下表所列,，協(xié)議中另外還定義了功能參數(shù)長度變量FunDataLen的功能參數(shù)數(shù)組FunData,該數(shù)組在需要時可以為某些特定功能函數(shù)提供足夠的控制參數(shù)。

　　圖4