CAN2.0規(guī)范學(xué)習(xí)研究

NRZ編碼存在的一個(gè)問(wèn)題就是當(dāng)連續(xù)傳輸n多個(gè)0或者n多個(gè)1時(shí)，發(fā)送者和接收者沒法進(jìn)行同步。

NRZI 編碼（Non-Return-to-ZeroInverted Code）和 NRZ 的區(qū)別就是 NRZI 用信號(hào)的翻轉(zhuǎn)代表一個(gè)邏輯，信號(hào)保持不變代表另外一個(gè)邏輯。

  USB 傳輸?shù)木幋a就是 NRZI 格式，在 USB 中，電平翻轉(zhuǎn)代表邏輯 0，電平不變代表邏輯1（NRZI 遇 0 翻轉(zhuǎn)，遇 1 不變）：NRZI編碼如下圖所示：

NRZI編碼

翻轉(zhuǎn)的信號(hào)本身可以作為一種通知機(jī)制，而且可以看到，即使把 NRZI 的波形完全翻轉(zhuǎn)，所代表的數(shù)據(jù)序列還是一樣的，對(duì)于像 USB 這種通過(guò)差分線來(lái)傳輸?shù)男盘?hào)尤其方便.

   但是同樣，NRZ 和 NRZI 都沒有自同步特性，但是可以用一些特殊的技巧解決。比如，先發(fā)送一個(gè)同步頭，內(nèi)容是 0101010 的方波，讓接受者通過(guò)這個(gè)同步頭計(jì)算出發(fā)送者的頻率，然后再用這個(gè)頻率來(lái)采樣之后的數(shù)據(jù)信號(hào)，就可以了。
  在 USB 中，每個(gè) USB 數(shù)據(jù)包，最開始都有個(gè)同步域（SYNC），這個(gè)域固定為 00000001，這個(gè)域通過(guò) NRZI 編碼之后，就是一串方波（復(fù)習(xí)下前面：NRZI 遇 0 翻轉(zhuǎn)遇 1 不變），接受者可以用這個(gè) SYNC 域來(lái)同步之后的數(shù)據(jù)信號(hào)。
  此外，因?yàn)樵赨SB的NRZI編碼下，邏輯0會(huì)造成電平翻轉(zhuǎn)，所以接受者在接受數(shù)據(jù)的同時(shí)，根據(jù)接收到的翻轉(zhuǎn)信號(hào)不斷調(diào)整同步頻率，保證數(shù)據(jù)傳輸正確.
  但是，這樣還是會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，就是雖然接受者可以主動(dòng)和發(fā)送者的頻率匹配，但是兩者之間總會(huì)有誤差。假如數(shù)據(jù)信號(hào)是1000個(gè)邏輯1，經(jīng)過(guò)USB的NRZI編碼之后，就是很長(zhǎng)一段沒有變化的電平，在這種情況下，即使接受者的頻率和發(fā)送者相差千分之一，就會(huì)造成把數(shù)據(jù)采樣成 1001 個(gè)或者999個(gè)1了。        
  USB 對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決辦法，就是強(qiáng)制插 0，也就是傳說(shuō)中bit-stuffing，如果要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中有7個(gè)連續(xù)的1，發(fā)送前就會(huì)在第6個(gè)1后面強(qiáng)制插入一個(gè)0，讓發(fā)送的信號(hào)強(qiáng)制出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)，從而強(qiáng)制接受者進(jìn)行頻率調(diào)整。接受者只要?jiǎng)h除6個(gè)連續(xù)1之后的0，就可以恢復(fù)原始的數(shù)據(jù)了。

   而CAN協(xié)議當(dāng)位流里有連續(xù)5個(gè)1或者連續(xù)5個(gè)0時(shí)，便在位流里插入一個(gè)補(bǔ)充位，而接收器則自動(dòng)刪除這個(gè)補(bǔ)充位，換句話說(shuō)，最長(zhǎng)等待5個(gè)bit的時(shí)間，各節(jié)點(diǎn)就可以進(jìn)行同步。需注意連續(xù)6個(gè)相同的位表示ERRORFLAG,

   bit-stuffing的示意圖如下所示：圖中白色的為填充位

                                   位填充示意圖

關(guān)于NRZ編碼就介紹到這里。下面我們將介紹CAN2.0的規(guī)范

CAN2.0規(guī)范分為A和B兩部分，其中A定義了標(biāo)準(zhǔn)幀，B定義了標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀。

      
                                                            標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀示意圖

有圖可以看出數(shù)據(jù)幀由如下及部分組成：

SOF                                          起始幀

ARBITRATIONFIELD              仲裁域

CTRLFIELD                              控制域

DATAFIELD                             數(shù)據(jù)域

CRC  FIELD                              校驗(yàn)域

ACKFIELD                               確認(rèn)域

EOF                                          終止幀

數(shù)據(jù)域的長(zhǎng)度可以為0

   MESSAGE ID 用于尋址，它在總線網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。CAN控制器一般都有一個(gè)驗(yàn)收碼寄存器和驗(yàn)收屏蔽寄存器，當(dāng)接收到消息ID時(shí)，控制器檢查驗(yàn)收寄存器為1的位有哪些，那么就不去判斷MESSAGEID的相應(yīng)位，剩下的位如果和驗(yàn)收寄存器的值相等，那么就接收該消息。

   MESSAGE ID號(hào)越小表示優(yōu)先級(jí)越高，多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)總線通過(guò)該域進(jìn)行仲裁，傳輸優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳輸，失去傳輸資格的節(jié)點(diǎn)在總線空閑時(shí)重新傳輸。仲裁的過(guò)程如下圖所示：

   
                                                          CAN仲裁過(guò)程示意圖
                                                                                                                                                                          如圖，仲裁采用的是按位仲裁的方式，誰(shuí)的大值出現(xiàn)的早誰(shuí)就先退出仲裁。

INTERMISSIONFIELD 用于區(qū)區(qū)分開兩個(gè)連續(xù)的幀