A CAN (Controller Area Network) busz egy széles körben használt soros kommunikációs protokoll, amely különösen alkalmas az autóiparban és az ipari automatizálási szektorban. A CAN-buszon lévő üzenettípusok nagy vonalakban az alábbiak szerint kategorizálhatók, mindegyik típusnak megvan a saját célja és formátuma.
I. Adatkeret
Az adatkeret a legalapvetőbb üzenettípus a CAN-buszon, és a csomópontok közötti adatátvitelre szolgál. Egy adatkeret több szegmensből áll, beleértve a keret kezdetét, a választottbírósági mezőt, a vezérlőmezőt, az adatmezőt, a CRC mezőt, az ACK mezőt és a keret végét.
1. A keret kezdete (SOF)
- Definíció: Egy adatkeret kezdetét jelző szegmens, amely egyetlen aktív bitből áll (logikai 0).
- Funkció: Amikor a busz tétlen, az adó csomópont elküldi a keret kezdetét; más fogadó csomópontok szinkronizálnak ezzel a keretkezdet bittel.
2. Választottbírósági mező
- Definíció: A keret prioritását jelző szegmens. Az arbitrációs mező azonosító kódjának hosszától függően a kereteket szabványos (CAN 2.0A) és kiterjesztett (CAN 2.0B) keretekre osztják.
- Tartalom: A szabványos -formátumú keret választott mezője egy 11-bites azonosítóból (ID) és egy távoli átviteli kérés (RTR) bitből áll; egy kiterjesztett formátumú keret választott mezője egy 29 bites azonosítóból és egy RTR bitből áll.
- Funkció: A továbbított képkocka típusának (adatkeret vagy távvezérlő keret) és a keret formátumának (normál keret vagy kiterjesztett keret) meghatározására, valamint a keret prioritásának meghatározására szolgál.
3. Vezérlőmező
- Definíció: Egy mező, amely megadja az adatokban lévő bájtok számát és a lefoglalt biteket.
- Tartalom: Tartalmazza az adathossz kódot (DLC) és két lefoglalt bitet (r0, r1). A DLC az adatmezőben lévő bájtok számát jelzi, amely 0 és 8 bájt között lehet.
- Funkció: Tájékoztatja a fogadó csomópontot az adatmező hosszáról, hogy az adatok helyesen fogadhatók legyenek.
4. Adatmező
- Definíció: Az adatok tartalma; 0-8 bájtnyi adat továbbítható.
- Cél: A tényleges adatinformáció továbbítása.
5. CRC mező (ciklikus redundancia ellenőrzési mező)
- Definíció: A keretben lévő átviteli hibák ellenőrzésére használt mező, amely egy CRC szekvenciából és egy CRC határolóból áll.
- Funkció: Biztosítja az adatok integritását és pontosságát a CRC-ellenőrzés révén.
6. ACK mező (nyugtázási mező)
- Definíció: A sikeres vétel megerősítését jelző szegmens, amely egy ACK slotból és egy ACK határolóból áll.
- Funkció: Ha a vevő helyesen fogad egy érvényes üzenetet, egy pozitív bitet küld az adónak az ACK rés alatt, hogy nyugtázza a vételt.
7. Képkocka vége (EOF)
- Definíció: Egy adatkeret végét jelző szegmens, amely 7 negatív bitből áll.
- Funkció: Jelzi az adatkeret végét.
II. Távoli keret
Egy távoli keretet használnak az azonos azonosítójú adatkeret átvitelének kérésére. Ha egy fogadó csomópontnak szüksége van bizonyos adatokra, de nem rendelkezik velük, akkor távoli keretet küld, hogy megkérje, hogy az adó csomópont küldje el a megfelelő adatkeretet. A távoli keret szerkezete hasonló az adatkeretéhez, de az adatszegmens üres, és az RTR bit 1-re van állítva.
III. Error Frame
Egy hibakeret két mezőből áll: a hibajelzőből és a hibaelválasztóból. Amikor egy fogadó csomópont hibát észlel a buszon lévő üzenetben, automatikusan "aktív hibajelzőt" küld; más csomópontok az aktív hibajelző észlelésekor "hibanyugtázási jelzőt" küldenek. A hibakeret átvitele megszakítja az aktuális buszkommunikációt, amíg a hibát meg nem oldják.
IV. Túlterhelési keret
A túlterhelési keret egy túlterhelésjelzőből és egy túlterhelés-leválasztóból áll. Túlterhelési keretet küld a rendszer, ha a fogadó csomópontnak túl sok időre van szüksége az aktuális adatok feldolgozásához a következő keret fogadása előtt, vagy amikor a rendszer domináns szintet észlel a keretközi térben. A túlterhelt keret átvitele késlelteti a következő keretek átvitelét, így biztosítva, hogy a buszon a kommunikáció ne szakadjon meg túlterhelés miatt.
V. Egyéb üzenettípusok
A fent említett négy alapvető üzenettípuson kívül a CAN-busz protokoll számos további speciális üzenettípust definiál, például az Interframe Space és az N_PCI üzenettípusokat (pl. egyetlen keret, kezdő keret, folyamatos keret, áramlásvezérlő keret stb.). Ezeket az üzenettípusokat speciális kommunikációs forgatókönyvekben használják, hogy megfeleljenek a különböző kommunikációs követelményeknek.
Összegzés
A CAN buszon lévő üzenettípusok közé tartoznak az alapvető típusok, például az adatkeretek, a távvezérlő keretek, a hibakeretek és a túlterhelési keretek, valamint a speciális típusok, például az Interframe Space és az N_PCI üzenettípusok. Minden üzenettípusnak megvan a maga sajátos szerkezete és célja, amelyek együttesen alkotják a CAN-busz kommunikáció alapját. A gyakorlati alkalmazásokban az adatátvitelhez a megfelelő üzenettípus kiválasztása speciális kommunikációs követelmények alapján megbízható és hatékony kommunikációt biztosít.