1. Pregled CAN protokola
1.1 Nastanak i razvoj CAN protokola
CAN protokol prvi je predložila njemačka tvrtka Bosch 1983. godine, s ciljem rješavanja komunikacijskih problema u elektroničkom sustavu automobila. S razvojem tehnologije, CAN protokol se postupno široko koristi u industrijskoj kontroli, medicinskoj opremi, pametnoj kući i drugim područjima.
1.2 Karakteristike CAN protokola
CAN protokol ima sljedeće karakteristike:
- Multi{0}}glavna kontrola: CAN protokol podržava višestruke čvorove za komunikaciju u isto vrijeme, što poboljšava-stvarno vrijeme i pouzdanost sustava.
- Broadcast komunikacija: CAN protokol usvaja metodu emitiranja za komunikaciju, svi čvorovi mogu primiti poslane podatke.
- Ne-destruktivna arbitraža: kada dva ili više čvorova šalju podatke u isto vrijeme, CAN protokol osigurava ispravan prijenos podataka kroz arbitražni mehanizam.
- Otkrivanje i rukovanje pogreškama: CAN protokol ima funkcije za otkrivanje i rukovanje pogreškama, koje mogu otkriti i obraditi pogreške u komunikacijskom procesu na vrijeme.
2. Komponente CAN okvira poruke
CAN okvir poruke je najosnovnija jedinica za prijenos podataka u CAN protokolu, a njegove komponente su sljedeće:
2.1 Početni bit okvira
Početni bit okvira je prvi bit okvira poruke i koristi se za identifikaciju početka okvira poruke.
2.2 Arbitražno polje
Polje za arbitražu koristi se za određivanje prioriteta podataka koji se šalju. U CAN protokolu, duljina arbitražnog polja je 11 ili 29 bita, što odgovara standardnim odnosno proširenim okvirima. Što je manja vrijednost arbitražnog polja, veći je prioritet.
2.3 Kontrolno polje
Kontrolno polje sastoji se od bita Zahtjeva za daljinski prijenos (RTR) i bita proširenja identifikatora (IDE). Bit RTR koristi se za identifikaciju je li okvir podataka udaljeni okvir ili okvir podataka, a bit IDE se koristi za identifikaciju je li okvir standardni okvir ili prošireni okvir.
2.4 Podatkovno polje
Podatkovno polje se koristi za pohranu stvarno prenesenih podataka. Duljina podatkovnog polja je 0-8 bajtova za standardne okvire i 0-64 bajta za proširene okvire.
2.5 Provjeri polje
Polje kontrolnog zbroja sastoji se od cikličke provjere redundantnosti (CRC) i CRC graničnika, koji se koristi za otkrivanje postoji li greška u podacima tijekom prijenosa, i CRC graničnika, koji identificira kraj CRC kontrolnog zbroja.
2.6 Polje odgovora
Polje za odgovor sastoji se od mjesta za odgovor i definiranja odgovora. Utor za odgovor koristi se za primanje odgovora od čvora, a definirač odgovora identificira kraj polja za odgovor.
2.7 Kraj-od-Bita okvira
Bit kraja-of-okvira posljednji je bit okvira poruke i koristi se za identifikaciju kraja okvira poruke.
3. Funkcije sloja podatkovne veze
Sloj podatkovne veze je drugi sloj u OSI referentnom modelu, koji je uglavnom odgovoran za pouzdan prijenos podataka na vrhu fizičkog sloja. Funkcije sloja podatkovne veze uključuju:
3.1 Sinkronizacija okvira
Sinkronizacija okvira je jedna od osnovnih funkcija sloja podatkovne veze, koja se koristi kako bi se osiguralo da prijenosni i prijamni čvorovi mogu ispravno identificirati početak i kraj informacijskog okvira.
3.2 Kontrola pogrešaka
Kontrola pogrešaka još je jedna važna funkcija sloja podatkovne veze, uključujući otkrivanje i ispravljanje pogrešaka. CAN protokol koristi cikličku redundantnu provjeru (CRC) za otkrivanje pogrešaka kako bi se osigurao integritet podataka.
3.3 Kontrola protoka
Kontrola protoka se koristi za sprječavanje odašiljačkog čvora da prebrzo šalje podatke da bi ih primateljski čvor mogao obraditi. Sloj podatkovne veze osigurava pouzdan prijenos podataka kontroliranjem brzine kojom se podaci šalju.
3.4 Kontrola pristupa
Kontrola pristupa još je jedna ključna funkcija sloja podatkovne veze koja se koristi za koordinaciju komunikacije između više čvorova. U CAN protokolu, kontrola pristupa ostvaruje se putem ne-destruktivnog mehanizma arbitraže kako bi se osigurao točan prijenos podataka.
4. Primjena CAN okvira poruka u sloju podatkovne veze
4.1 Sinkronizacija okvira
U CAN okvirima poruka, početni bit okvira i bit završetka okvira koriste se za postizanje sinkronizacije okvira. Odašiljački čvor identificira početak okvira poruke slanjem početnog bita okvira, a prijemni čvor sinkronizira okvir otkrivanjem početnog bita okvira.
4.2 Kontrola pogrešaka
CRC polja kontrolnog zbroja koristi se za kontrolu grešaka u CAN okviru poruke. Odašiljački čvor generira CRC na temelju podataka i dodaje ga polju podataka prije slanja podataka. Nakon primitka podataka, primateljski čvor ponovno izračunava CRC kontrolni zbroj i uspoređuje ga s primljenim CRC kontrolnim zbrojem kako bi otkrio bilo kakvu grešku u podacima.
4.3 Kontrola protoka
U CAN protokolu, kontrola protoka se uglavnom realizira kroz arbitražni mehanizam. Kada dva ili više čvorova šalju podatke u isto vrijeme, CAN protokol određuje prioritet kroz mehanizam arbitraže kako bi se osigurao pouzdan prijenos podataka.
4.4 Kontrola pristupa
U CAN protokolu, kontrola pristupa se uglavnom ostvaruje kroz ne-destruktivni arbitražni mehanizam. Kada dva ili više čvorova šalju podatke u isto vrijeme, CAN protokol određuje prioritet poslanih podataka usporedbom vrijednosti arbitražnog polja. Čvor višeg prioriteta može nastaviti slati podatke, dok čvor nižeg prioriteta mora pričekati dok čvor višeg prioriteta ne završi slanje podataka.