datasheet

【CAN高阶】带您认识ISO11898-4:时间触发通讯

2018-04-09来源: ZLG致远电子 关键字:CAN

CAN总线通讯发展的过程中,为了兼容实时操作系统,是否也有与之对应的实时通讯网络协议呢?


ISO11898之前3个部分的解读提高了对传统CAN网络的理解,无论是高速CAN还是低速CAN,亦或者是最基础的物理层定义都进行了详细的阐述。传统的CAN网络总线通讯基本都是事件触发的,当同时有许多信息需要传输时可能会造成总线过载,为了避免这种现象,传统CAN网络采用仲裁机制按信息优先级进行传输。

图 1  新能源汽车CAN总线透视图


显然,传统分布式的CAN网络如果能用于实时操作系统(基于时间触发调度而非事件触发),对于系统的兼容性和综合集成性将大有提高,但问题是我们如何才能将并非同样遵从时间调度的两者结合起来呢?


一、时间触发CAN


1、概述


时间触发CAN是建立在标准CAN上的高层协议,它会对网络中所有节点通讯进行同步调度,也就是每个节点在一个固定的时间里发送信息,这样就不用再对信息进行优先级仲裁,由于每个节点分配到的时间是固定的,所以还可以预判整个网络的延迟时间。


2、要实现这样的时间触发CAN通讯有两种方式


方式一:用于周期信息传输;

方式二:支持全局系统时间传输。


3、几个重要概念


基本周期:两个参照帧之间的时间被称为一个基本周期,基本周期由数个时间窗组成;


参照帧:开始一个基本周期的数据帧,为网络提供一个全局时间,其作用就好像格林尼治时间之于世界时间一样,用以同步所有节点的时间;


时间窗:系统矩阵里为传输信息分配的时间段,包括仲裁时间窗、自由时间窗和专用时间窗,见图2。


图 2 一个周期内的数个时间窗


所谓的时间触发就是上面已经分配好的的数据从左到右按顺序发送,下面介绍一下这三种时间窗


专用时间窗(Exclusive Windows):用来传输特殊的周期信息,这些消息不会参与总线竞争,是置身事外的一个记录员角色;


仲裁时间窗(Arbitrating Windows):CAN节点在总线不是空闲的时候是不能传输消息的,而在时间触发CAN的仲裁时间窗里可以安排网路内的几个节点同时发送报文,不过没有重发功能;


自由时间窗(Free Windows):保留用作系统扩展,可以配置成增加节点的仲裁时间窗或专用时间窗,相当于机动部队;


图 3  系统矩阵


上图的系统矩阵有4个基本周期,一个基本周期可由不同类型、长度的时间窗组成,矩阵的纵列也叫做传输阵,传输阵里的时间窗有相同的长度但是可以拥有不同类型。


二、接收和发送


明确完了概念,我们接下来了解时间触发CAN是如何接收和发送信息的。


1、信息的发送

2、信息发送触发器


在时间触发CAN网络里,节点发送的信息由信息发送触发器控制。信息发送触发器会显示信息是由系统矩阵里面的哪个时间窗以及怎么来进行传输的。


所以信息发送触发器有多个功能组,一是信息正确性判断,二是发送的时间标示,三是判断传输阵里的发送位置,四是重发因数,一个信息发送触发器的触发条件满足时,即使信息的传输出错导致信息失效时它也将立即启动。


图 4 举例一个专用信息的发送触发器


上图是一个专用信息D的信息发送触发器,它表述了在系统矩阵里第三个基本周期的第五个时间窗(专用窗)发送,周期偏差为0,重发因素为2。


三、信息的接收


1、信息接收触发器


在时间触发CAN里,信息的接收是由信息接收触发器控制的,信息接收触发器的构成与上述的信息发送触发器一样,信息接收触发器的时标会在信息接受完成后确定时间点。


2、参照帧的发送


3、信息接收触发器


参照帧发送触发器是一个特殊的信息发送触发器,它只存在于备用的时间主节点里。在严格的时间触发网络中,只用唯一的一个参照帧发送触发器来确保参照帧的周期发送,只要时间到了,参照帧就会被发送。


而在事件同步的基本周期系统中会有两个参照帧发送触发器,其中一个参照帧发送触发器按系统矩阵基本周期定时发送,另一个作为后备,在事件同步异常时重新发送参照帧。


四、时间主节点初始化和错误处理


1、时间主节点初始化概念


虽然正常通讯建立起来时只有一个时间主节点,但在时间触发CAN中备用的时间主节点可能超过8个。系统启动时,硬件初始化,所有备用时间主节点根据优先级和等待时间可以开始尝试发送参照帧。硬件初始化后有高优先级的CAN标识符的帧同步实体(数据链路层和媒体访问控制层的执行单元)可以优先传输。


2、错误处理


CAN的失效处理遵循ISO 11898-1的规定,当帧同步实体检测到调度表有误时,会通过CAN的ISO 11898-1协议来处理。


图 5 错误处理


关键字:CAN

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qrs/article_2018040946899.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:如何保证总线信号隔离一致性?
下一篇:东芝为SO6L IC输出型光电耦合器扩展新的封装选项

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

汽车电子系统接地及CANDT地偏移测试系统设计

就严重了,因为有用信号都是差模信号。如图4为差模干扰。图 4差模干扰的电流大小相等,方向(相位)相反。由于走线的分布电容、电感、信号走线阻抗不连续,以及信号回流路径流过了意料之外的通路等,差模电流会转换成共模电流。发生了地偏移为了保证车网络能够正常通信,没有错误帧的出现,需要进行整车的地偏移测试。三、CANDT地偏移测试1、测试目的本测试用例用于检查发生地偏移故障状态过程中 DUT 的 CAN 总线通信状态,并检查该故障修复后 DUT 是否能够恢复 CAN 总线通信。2、判断依据在地偏移电压从 0V 变化至 2V(用户可设置该范围) 过程中,不允许DUT 出现CAN 总线通信故障(如:发送错误帧等)。3、测试原理及步骤图 5●配置
发表于 2018-12-08
汽车电子系统接地及CANDT地偏移测试系统设计

CAN测试和应用技术方案文章分享

详解UART转CAN应用方案 各位工程师是否遇到需要使用到CAN通信但缺少CAN接口的情况?最简便的方案是采用UART转CAN通讯。ZLG致远电子针对此应用CSM100系列模块解决方案,这款模块将极大的简化了开发流程,实现的方式是怎样的?本文为你详解。 一个嵌入式或者X86的工业控制板上,一般都会提供CAN、UART、以太网、USB、SPI、I2C等通讯接口,但是由于处理器的限制以及满足通用性需求,很多厂家只能均衡的去分配这些接口,比如致远电子旗下的部分工控核心板的接口就如下图所示:  可以看到通用型核心板一般提供的CAN-bus为2路,2路CAN-bus可以有效的保证通用需求,但是在一些
发表于 2018-12-05
CAN测试和应用技术方案文章分享

保时捷推出第一款纯电动汽车Taycan 具有革命性的意义

Taycan来自土耳其语,意思是来自东方的骏马。保时捷很奇怪,将它明年要上市的第一款纯电动车进行全球媒体workshop的时间确定在了当地时间2018年10月12日上午11时30分开始,也就是中国人习惯的中饭前。虽然这可能是西方人的风格,中饭就是简餐,夹在活动中间,并没有任何违和感,但在马上就要午饭前开始,在西方恐怕也并不多见。不过,当车云菌看了此次专题讨论会众多项目后,还是觉得这样的安排可能最好,为参加者节省了不少上午的时间,因为这个活动安排一天显得松安排半天又太紧。对于这种细节的把控,当下午6时15分讨论会准时结束的时候,我们有了更深的理解,也更好地理解了为什么这个活动的主题被确定为“Taycan将如何改变作为一家公司的保时捷
发表于 2018-12-01
保时捷推出第一款纯电动汽车Taycan 具有革命性的意义

CAN总线边沿时间标准是什么?

CAN总线边沿时间会影响采样正确性,而采样错误会造成不断错误帧出现,影响CAN总线通信。那么CAN总线边沿时间标准是什么?边沿时间如何测量呢? 一、CAN测试边沿时间意义 目前在国内汽车电子行业没有明确的标准,也就造成汽车零配件质量良莠不齐,零配件整装到汽车上将会造成CAN总线通信异常,给汽车驾驶带来安全隐患。如下是GMW3122信号边沿标准对CAN总线边沿的规范要求。  表中根据需求不同,波特率不同分为高速CAN、中速CAN。测试的是信号边沿时间,边沿时间是指隐性电平到显性电平时间和显性电平到隐性电平变化的总时间。隐性电平(逻辑值0)到显性电平(逻辑值1)时间为上升沿,显性电平到隐性电平
发表于 2018-11-28
CAN总线边沿时间标准是什么?

特斯拉的车内通信架构演化

和逻辑设计 特斯拉第一代电池管理系统1-CMU 特斯拉第一代电池管理系统2-BMU  第一代网络架构一共有7路CAN总线,除了2根总线以外都连接到特斯拉网关,各个控制器通过这些总线传输数据,网关直接和娱乐系统进行高度整合,通过信息交互之后,车身控制器方面的部分还有其他的信息一起往后台发送无缝连接在一起。这五路总线包括: Chassis:这一路特斯拉依赖供应商把底盘的功能做起来 Body:这一路也是利用现有的汽车电子模块组合而成的 Body - Fault tolerant:这是冗余的 Powertrain:这是特斯拉完全自主的 OBDII
发表于 2018-11-26
特斯拉的车内通信架构演化

技术文章:智能软件和NIRscan™ Nano 评估模块(EVM)的应用

作者:德州仪器George Hill 如果您在网页上搜索“如何确定面料的制作成分”,您可能会找到“燃烧测试”的网页内容。在燃烧测试中,需要取一小块织物样品,放在明火上,观察它是否收缩、熔化或燃烧,并注意产生的气味。 现在,使用TI DLP® NIRscan™ Nano评估模块(EVM)和Sagitto系统,可以更简单、准确地确定织物和纺织品成分。Sagitto系统结合了微型近红外传感器和机器学习模型,可帮助企业简化测量过程。每种类型的织物都因不同的成分而具有独特的近红外指纹。服装通常包含不同类型的纤维,精确的合成物组分在服装的整个使用过程中都是很重要的。  图1:不同纤维含量纺织品的近红外
发表于 2018-11-22
技术文章:智能软件和NIRscan™ Nano 评估模块(EVM)的应用

小广播

何立民专栏

单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">