[发明专利]一种基于CAN总线的报文传播速率的提升方法

说明书

本发明提供了一种基于CAN总线的报文传播速率的提升方法，用于提高CAN总线的最大通信速率，其特征在于，包括以下步骤：将CAN总线数据帧格式中的确认场确认位从一位隐性位扩展到两位隐性位，将确认信号从显性位传出改写为从发送器的第二个隐性位传出，得到提升位速率后的CAN总线；对提升位速率后的CAN总线进行可实现性、仲裁功能以及错误鉴定功能进行验证，从而得到验证后的CAN总线。其中，确认场为CAN总线中的ACK场，确认位为ACK间隙，确认信号来自所有接收到匹配CRC序列的节点。本发明通过对CAN总线协议中帧格式进行调整，实现了CAN总线传输速率的有效改善，对于增强CAN总线控制系统的实时性具有重要意义。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于CAN总线的报文传播速率的提升方法。

背景技术

自CAN创立以来，它的最大通信速率就限制在1Mbit/s，而在即将到来的应用领域中，出于对纯功能性定时或通信容量的需要，嵌入式多路传输网络必须具有更高的比特率，大约为5～10Mbit/s。因此，一切都必须重新思考和重建。CAN的最大通信速率之所以为1Mbit/s，主要是由CAN所采用的技术理念决定的。尽管在有关CAN的书籍中很少提及技术理念方面的限制，如线路传播效应、反射系数和支线等，但当设计新协议及其物理层时，若比特率超过1Mbit/s，不考虑这些物理参数及其影响是不可能的。

CAN系统中，总线上携带的报文以指定格式发送，且最大长度有限。用于报文传输的帧有5种，分别为数据帧、远程帧、出错帧、超载帧和帧间空间。其中，数据帧将数据由发送器传至接收器；远程帧用以请求发送与这个帧的标识符相同的数据帧；出错帧用于通知总线上的节点有错误发生；超载帧用于在前一帧和后续数据帧(或远程帧)之间提供附加延时；而帧间空间用于将数据帧和远程帧与前面的帧隔开。

CAN的最大比特率1Mbps与协议中确认场中的确认位结构有关。应答域由发送方发出的三个(应答间隙及应答界定)隐性位组成，所有接收到正确的CRC序列的节点将在发送节点的应答间隙上将发送的这一隐性位改写为显性位。因此，发送节点将一直监视总线信号已确认网络中至少一个节点正确地接收到所发信息。应答界定符是应答域中第三个隐性位，由此可见，应答间隙两边有两个隐性位：CRC界定位和应答界定位。ACK场的作用是确保发送节点能够正确的发送报文。报文至少被一个节点正确接收ACK才是有效的。报文在ACK的发送过程如图1所示，首先发送节点在ACK发送隐性位。当正确接收到报文的节点时，ACK发送显性；未正确接收到报文的节点时，ACK发送隐性。最后，发送节点检测应答位是否被显性覆盖,若是则发送成功。为使协议正常运行，信号的传出与传入时间之和一定要允许确认信号落入确认位的持续时间内。CAN协议的这个特点限制了传播时间，从而对网络节点之间的最大距离产生制约，同时排除了采用某些拓扑结构的可能性，也无法使用涉及传播不对称性的解决方案(如网络分支)。当达到最大通信速率1Mbps时，通信距离最低为40米。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种有效改善CAN总线传输速率的提升方法，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种基于CAN总线的报文传播速率的提升方法，用于提高CAN总线的最大通信速率，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，将CAN总线数据帧格式中的确认场确认位从一位隐性位扩展到两位隐性位，将确认信号从显性位传出改写为从发送器的第二个隐性位传出，从而完成CAN总线的位速率的提升，得到提升位速率后的CAN总线；步骤S2，对提升位速率后的CAN总线进行可实现性进行验证；步骤S3，对提升位速率后的CAN总线进行仲裁功能验证；步骤S4，对提升位速率后的CAN总线进行错误鉴定功能验证，从而得到验证后的CAN总线，该CAN总线拥有最大通信速率，其中，确认场为CAN总线中的ACK场，确认位为ACK间隙，确认信号来自所有接收到匹配CRC序列的节点。