INTERFEJSY KOMUNIKACYJNE W DEDYKOWANYCH SYSTEMACH MIKROPROCESOROWYCH

Transkrypt

1 INTERFEJSY KOMUNIKACYJNE W DEDYKOWANYCH SYSTEMACH MIKROPROCESOROWYCH

2 Interfejsy komunikacyjne - RS-232, RS-422, RS SPI ang. Serial PeripheriaI Interface - I2C - 1-Wire - CAN - USB

3 RS-232 ang. Recommended Standard Prędkość transmisji do 921,6 kbit/s; Dystans transmisji: tryb synchroniczny do 15 m (nie zdefiniowano w standardzie); tryb asynchroniczny do 60 m; Logiczna 1 poziom napięcia od -3 do -15V; Logiczne 0 poziom napięcia od +3 do +15V

4 RS-232 ang. Recommended Standard Protokół transmisji danych: - bit START logiczne 0 ; - słowo danych od 5 do 8 bitów; - bit parzystości (opcjonalny) do wyboru; - parzysta liczba jedynek w słowie danych (Even Parity); - nieparzysta liczba jedynek w słowie danych (Odd Parity); - ustawiony na stałe 0 lub 1 (Stick Parity); - bit lub bity STOP logiczna 1 ; dla słowa 5-bitowego 1 lub 1.5 bita dla dłuższych słów 1 lub 2 bity gwarantowany odstęp przed bitem START następnego słowa danych.

5 RS-232 ang. Recommended Standard Błędy transmisji: - Wykrycie stanu logicznego 1 w połowie bitu START traktowana jest jako fałszywy START; - Wykrycie stanu logicznego 0 w połowie bitu STOP traktowane jest jako błąd ramki (ang. framing error); - Błędy parzystości;

6 RS-422 ANSI/TIA/EIA-422-B Electrical Characteristics of Balanced Voltage Differential Interface Circuits Zastosowano różnicową linie symetryczną pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem; Prędkość transmisji od 100 kb/s (1200 m) do 10 Mb/s (12 m); Dystans transmisji do 1500 m; Poziomy napięć od -6V do +6V maksymalne napięcie różnicowe; Logiczna 1 Va Vb < -0.2V Logiczna 0 Va Vb > 0.2V Jeden nadajnik; Do 10 odbiorników;

7 RS-485 ANSI/TIA/EIA-485 Zastosowano różnicową linie symetryczną pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem; Prędkość transmisji od 100 kb/s (1200 m) do 35 Mb/s (10 m); Logiczna 1 Va Vb < -0.2V Logiczna 0 Va Vb > 0.2V Do 32 nadajników; Do 32 odbiorników;

8 Aplikacje RS-232, RS-485

9 Programowanie interfejsu UART - unsigned char sreg; ATmega /* Save global interrupt flag */ sreg = SREG; sreg &= 0x7F; UBRR0H = 0; UBRR0L = 0x5F; // 9600 bound UCSR0B = (1 << RXCIE0) (1 << RXEN0) (1 << TXEN0); UCSR0C = (1<<UCSZ01) (1<<UCSZ00); sreg =0x80; /* Restore global interrupt flag */ SREG = sreg;

10 Programowanie interfejsu UART x86 outp(port1+3, 0x80); /* SET DLAB ON */ outp(port1+0, 0x01); /* SET BAUND RATE 0x BPS, 0x */ outp(port1+1, 0x00); /* */ outp(port1+3, 0x03); /* PARITY NO, 1 STOP BIT, 8 BITS */ outp(port1+2, 0xC7); /* FIFO CONTROL */ outp(port1+4, 0x09); /* TURN ON DTR, RTS and OUT2 */

11 Programowanie interfejsu UART x86 #pragma off( check_stack ); pid_t far RS232INT(){ unsigned char c; c = inp(port1+5); if(c & 1){ SYSGLOBAL.RS232_COMMAND = inp(port1); SYSGLOBAL.RS232_FLAG = 1; return( SYSGLOBAL.RS232_proxy ); } return( 0 ); } #pragma on( check_stack );

12 Programowanie interfejsu UART podłączenie ISR do linii przerwaniowej outp(port1+1, 0x00); /* TURN OFF INTERRUPTS - PORT1 */ if( (SYSGLOBAL.RS232_proxy = qnx_proxy_attach(0, 0, 0, 0)) == -1 ){ printf("unable to attach proxy.\n"); return; } else printf("attaching proxy OK.\n"); if( (SYSGLOBAL.RS232_OldINT_ISR = qnx_hint_attach( 4, &RS232INT, FP_SEG(&SYSGLOBAL) ) ) == -1 ){ printf("unable to attach RS232 interrupt.\n"); return; } else printf("attaching RS232 interrupt OK.\n"); outp(port1+1, 0x01);

13 Programowanie interfejsu UART przywrócenie standardowego wektora przerwań outp(port1+1, 0x00); if( qnx_hint_detach( SYSGLOBAL.RS232_OldINT_ISR ) == -1){ printf("detaching RS232 Interrupt FAIL.\n"); } else printf("detaching RS232 Interrupt OK.\n");

14 Serial Peripheral Interface SPI - szeregowy interfejs urządzeń peryferyjnych. Komunikacja pomiędzy mikroprocesorem a urządzeniami peryferyjnymi takimi jak: - przetworniki A/C, C/A; - czujniki temperatury, ciśnienia; - kodeki audio, potencjometry cyfrowe; - ekrany dotykowe; - pamięci EEPROM; - pamięci FLASH; - karty MMC/SD;

15 Serial Peripheral Interface Polaryzacja i fazy zegara: - CPOL = 0 bazowy stan zegara 0 ; - CPHA = 0 przechwytywanie danej na narastające zbocze zegara, zmiana danej na opadające zbocze zegara; -CPHA = 1 przechwytywanie danej na opadające zbocze, zmiana danej na narastające zbocze zegara; - CPOL = 1 bazowy stan zegara 1 ; - CPHA = 0 przechwytywanie danej na opadające zbocze zegara, zmiana danej na narastające zbocze zegara; -CPHA = 1 przechwytywanie danej na narastające zbocze, zmiana danej na opadające zbocze zegara;

16 Serial Peripheral Interface

17 CAN Controller Area Network CAN szeregowy protokół komunikacyjny efektywnie wspierający rozproszone systemy sterowania w czasie rzeczywistym i zapewniający jednocześnie wysoki poziom bezpieczeństwa. Zakres zastosowań od szybkich sieci po niskobudżetowe złożone instalacje. Dziedziny zastosowań CAN z przepustowością do 1Mbit/s: Elektronika motoryzacyjna; Moduły sterowania silników; Czujniki; Systemy anty-poślizgowe: ABS, ESP itp. ; Systemy wspierające hamowanie: EBA, EBD itp. CAN o mniejszej przepustowości: Sterowanie lampami; Elektryczne sterowanie szyb itp. Dwie implementacje magistrali CAN CAN A; CAN B;

18 CAN Controller Area Network W celu zwiększenia przejrzystości projektowania i elastyczności implementacji magistrala CAN została podzielona na warstwy: CAN Object Layer Transfer Layer Physical Layer

19 CAN Controller Area Network Warstwy obiektu i transferu zawierają usługi i funkcjonalności zdefiniowane w warstwie łącza danych modelu ISO/OSI. Warstwa obiektu obejmuje: znajdowanie wiadomości, które muszą być transmitowane; podejmowanie decyzji, która z odebranych, przez warstwę transferu, wiadomości ma być aktualnie użyta; dostarczanie interfejsu warstwie aplikacji powiązanej ze sprzętem. Pozwala to swobodnie definiować obsługę obiektów.

20 CAN Controller Area Network Warstwa transferu obejmuje głównie protokół transmisji: sterowanie ramką; arbitraż na magistrali; sygnalizacje błędów; sprawdzanie błędów; izolacje usterek. Warstwa transferu decyduje czy szyna jest wolna na rozpoczęcie kolejnej transmisji czy rozpoczął się odbiór ramki. Pewne ogólne właściwości dotyczące czasu trwania bitów są uważane jako część warstwy transferu. Warstwa transferu nie podlega żadnym modyfikacjom. Warstwa fizyczna odpowiada za transmisję aktualnych danych pomiędzy różnymi węzłami sieci z uwzględnieniem wszystkich aspektów specyfikacji elektrycznej standardu. Pojedyncza sieć posiada warstwę fizyczną jednakową dla wszystkich węzłów. Istnieje pewna dowolność w wyborze warstwy fizycznej.

21 CAN Controller Area Network Właściwości magistrali CAN: nadawanie priorytetów wiadomościom; gwarancja czasu opóźnienia; elastyczna konfiguracja; wielokrotny odbiór z synchronizacją czasu; system o szerokiej spójności danych; konfiguracja typu multi-master; wykrywanie i sygnalizacja błędów; automatyczna retransmisja uszkodzonych wiadomości; rozróżnianie pomiędzy chwilowymi błędami i stałymi usterkami węzłów oraz autonomiczne wyłączanie uszkodzonych węzłów.

22 CAN Controller Area Network Application Layer Struktura warstwowa węzła CAN Object Layer - Message Filtering - Message and Status Handling Transfer Layer - Fault Confinement - Error Detection and Signalling - Message Validation - Acknowledgement - Arbitration - Message Framing - Transfer Rate and Timing Physical Layer - Signal Level and Bit Representation - Transmission Medium

23 CAN Controller Area Network Warstwa obiektu odpowiada za filtrację, określenie statusu oraz obsługę wiadomości. Warstwa transferu reprezentuje jądro protokołu CAN. Składa wiadomości odebrane w warstwie obiektu i zatwierdza wiadomości z warstwy obiektu do transmisji. Warstwa ta odpowiada za ramy czasowe bitów i synchronizację, umieszczanie wiadomości w ramkach, arbitraż, potwierdzenia, wykrywanie i sygnalizacje błędów oraz izolację usterek. Warstwa fizyczna ustala aktualny sposób transmisji sygnałów. Specyfikacja nie definiuje warstwy fizycznej pozwala to optymalnie dostosować medium oraz poziomy sygnałów do wymagań aplikacji.

24 CAN Controller Area Network Komunikat Informacje przesyłane są po szynie w postaci komunikatów o różnej ale skończonej długości. Kiedy magistrala jest wolna dowolny moduł podłączony do niej może rozpocząć transmisję nowej wiadomości. Przekazywanie informacji W systemie opartym na CAN węzły sieci nie posiadają jakichkolwiek informacji o konfiguracji systemu (np. adresy poszczególnych węzłów). Ma to kilka poważnych konsekwencji. Elastyczność systemu: Węzły mogą być dodawane do sieci CAN bez konieczności wprowadzania zmian w oprogramowaniu lub sprzęcie istniejących węzłów oraz warstwie aplikacji. Przekazywanie wiadomości: Zawartość wiadomości określona jest przez identyfikator ang. IDENTIFIER. Nie wskazuje on jednak adresata wiadomości, ale opisuje znaczenie danych zawartych w komunikacie, tak więc wszystkie węzły mogą decydować poprzez filtrowanie wiadomości, które dane są dla nich istotne.

25 CAN Controller Area Network Multicast: Konsekwencją przyjętej koncepcji filtrowania wiadomości jest to iż dowolna ilość węzłów może reagować na ten sam komunikat. Spójność danych: W sieci CAN mamy gwarancję, że komunikat akceptowany jest przez wszystkie węzły sieci lub przez żaden węzeł. Spójność danych w systemie osiągana jest poprzez obsługę błędów i koncepcję wielodostępowości. Prędkość transmisji Szybkość magistrali CAN może być różna w różnych systemach. Jakkolwiek dla danego systemu prędkość transmisji jest jednakowa i stała. Priorytety Identyfikator wiadomości definiuje jej statyczny priorytet w czasie dostępu do magistrali. Zdalne żądanie danych Poprzez wysłanie REMOTE FRAME węzeł wymagający danych może ich zażądać od innego węzła w postaci DATA FRAME. DATA FRAME i odpowiadająca jej REMOTE FRAME są określone przez ten sam IDENTIFIER.

26 CAN Controller Area Network Multimaster Gdy magistrala jest wolna dowolny moduł może rozpocząć transmisję komunikatu. Moduł z wiadomością o najwyższym priorytecie uzyska dostęp do szyny. Arbitraż Jeżeli dwa lub więcej modułów rozpoczyna nadawanie wiadomości w tym samym czasie, konflikt dostępu do magistrali jest rozwiązywany przez arbitraż bitów w identyfikatorze komunikatu. Ten mechanizm arbitrażu gwarantuje iż żadna informacja nie zostanie stracona. DATA FRAME ma wyższy priorytet niż REMOTE FRAME z tym samym id. Podczas arbitrażu każdy transmiter porównuje poziomy bitów nadawanych z bitami występującymi na magistrali. Jeżeli poziomy te są równe moduł może kontynuować nadawanie. Kiedy nadawany jest poziom recesywny ang. recessive a na magistrali występuje poziom dominujący ang. dominant wówczas moduł musi wycofać się i zaprzestać nadawania.

27 CAN Controller Area Network Bezpieczeństwo Detekcja błędów Sygnalizacja błędów Samokontrola

28 CAN Controller Area Network Detekcja błędów W celu wykrycia błędów podejmowane są następujące działania: Monitorowanie (nadajnik porównuje poziomy bitów nadawanych z poziomami występującymi na magistrali; Kontrolowanie cyklicznej nadmiarowości; Wstawianie bitów ang. Bit Stuffing; Kontrolowanie ramki komunikatu.

29 CAN Controller Area Network Właściwości mechanizmów detekcji błędów: Błędy, które wykrywane są przez system detekcji: Wszystkie globalne błędy; Wszystkie lokalne błędy po stronie nadajnika; Do 5 przypadkowych rozproszonych błędów w komunikacie; Do 15 seryjnych błędów w komunikacie; Błędy liczb nieparzystych w wiadomości; Stopa błędów na poziomie 4,7 * ;

30 CAN Controller Area Network Sygnalizacja błędów i czas wznowienia Uszkodzona wiadomość jest oznaczona flagą poprzez węzeł, który wykrył błąd. Nadawanie wiadomości zostaje przerwane i zostanie wznowione automatycznie. Czas wznowienia nadawania maksymalnie równy jest czasowi trwania 29 bitów, pod warunkiem że nie występują kolejne błędy. Ograniczanie błędów Węzły CAN są zdolne do rozróżniania krótkotrwałych zakłóceń od trwałych awarii. Uszkodzony węzeł zostaje wyłączony. Połączenia Do szeregowego łącza CAN dołączonych może być wiele modułów. Teoretycznie liczba ta jest nieograniczona. W praktyce ilość modułów ograniczona jest opóźnieniami i/lub wydajnością prądową szyny. Kanał CAN Szyna CAN składa się pojedynczego dwukierunkowego kanału, w którym przesyłane są bity. Z tych danych można uzyskać sygnał synchronizujący. Sposób realizacji kanału nie jest określony w specyfikacji, może to być np. pojedyncza żyła (plus GND), dwie żyły z sygnałami różnicowymi, światłowody itp.

31 CAN Controller Area Network Sygnały na szynie The bus can have one of two complementary logical values: dominant or recessive. During simultaneous transmission of dominant and recessive bits, the resulting bus value will be dominant. For example, in case of a wired-and implementation of the bus, the dominant level would be represented by a logical 0 and the recessive level by a logical 1. Physical states (e.g. electrical voltage, light) that represent the logical levels are not given in this specification. Potwierdzenia Wszystkie odbiorniki sprawdzają spójność odebranego właśnie komunikatu, a następnie potwierdzają poprawną wiadomość i oznaczają odpowiednią flagą niepoprawną

32 CAN Controller Area Network Sleep Mode / Wake-up To reduce the system s power consumption, a CAN-device may be set into sleep mode without any internal activity and with disconnected bus drivers. The sleep mode is finished with a wake-up by any bus activity or by internal conditions of the system. On wake-up, the internal activity is restarted, although the transfer layer will be waiting for the system s oscillator to stabilize and it will then wait until it has synchronized itself to the bus activity (by checking for eleven consecutive recessive bits), before the bus drivers are set to "on bus again. In order to wake up other nodes of the system, which are in sleep mode, a special wake-up message with the dedicated, lowest possible IDENTIFIER (rrr rrrd rrrr; r = recessive, d = dominant ) may be used.

33 CAN MESSAGE TRANSFER FRAME TYPES Message transfer is manifested and controlled by four different frame types: DATA FRAME carries data from a transmitter to the receivers. REMOTE FRAME is transmitted by a bus unit to request the transmission of the DATA FRAME with the same IDENTIFIER. ERROR FRAME is transmitted by any unit on detecting a bus error. OVERLOAD FRAME is used to provide for an extra delay between the preceding and the succeeding DATA or REMOTE FRAMEs. DATA FRAMEs and REMOTE FRAMEs are separated from preceding frames by an INTERFRAME SPACE.

34 Start of Frame Arbitration Field Control Field Data Field CRC Field ACK Field End of Frame CAN MESSAGE TRANSFER DATA FRAME Interframe space DATA FRAME Interframe space Overload Frame A DATA FRAME is composed of seven different bit fields: START OF FRAME, ARBITRATION FIELD, CONTROL FIELD, DATA FIELD, CRC FIELD, ACK FIELD, END OF FRAME. The DATA FIELD can be of length zero.

35 CAN MESSAGE TRANSFER START OF FRAME Wskazuje początek DATA FRAMES i REMOTE FRAMES. Składa się z pojedynczego bitu dominant. ARBITRATION FIELD Pole arbitrażu zawiera identyfikator komunikatu i bit RTB. Interframe space Start of Frame ARBITRATION FIELD Interframe space Identifier RTR Bit IDENTIFIER Identyfikator ma długość 11 bitów. Nadawane są w kolejności od MSB do LSB. 7 najstarszych bitów nie mogą być wszystkie bitami recessive.

36 CAN MESSAGE TRANSFER RTR BIT - Remote Transmission Request BIT W DATA FRAMEs bit RTRmusi być bitem dominant. W REMOTE FRAME bit ten musi być bitem recessive. CONTROL FIELD Składa się z 6 bitów. Zawierają one informacje o ilości danych w komunikacie oraz dwa bity zarezerwowane dla przyszłych zastosowań. Bity zarezerwowane nadawane są jako bity dominant. Odbiornik akceptuje dowolną kombinację bitów. DATA LENGTH CODE DATA LENGTH CODE kodowana jest na 4 bitach. Arbitration Field Control Field Data Field r1 r0 DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 or CRC Field reserved bits Data Lenght Code

37 CAN MESSAGE TRANSFER Number of Data Bytes Data Length Code DLC3 DLC2 DLC1 DLC0 0 d d d d 1 d d d r 2 d d r d 3 d d r r 4 d r d d 5 d r d r 6 d r r d 7 d r r r 8 r d d d d dominant, r recessive

38 CAN MESSAGE TRANSFER DATA FIELD Pole danych zawiera informacje, które będą wysłane w DATA FRAME. Może ono zawierać do 8 bajtów, każdy a nich zawiera 8 bitów informacji. Jako pierwszy nadawany jest bajt MSB. CRC FIELD Zawiera pole sumy kontrolnej CRC, która poprzedza pole separatora CRC. Data Field CRC FIELD Ack Field or Control Field CRC Sequence CRC Delimiter

39 CAN MESSAGE TRANSFER CRC SEQUENCE Sekwencja sprawdzania ramek pochodzi z cyklicznego kodu redundancji najbardziej odpowiedniego dla ramek o długości do 127 bitów. Do obliczeń CRC brane są pod uwagę następująca pola START OF FRAME, ARBITRATION FIELD, CONTROL FIELD, DATA FIELD (jeśli są obecne). Wielomian CRC: X 15 + X 14 + X10 + X 8 + X 7 + X 4 + X CRC_RG = 0; // initialize shift register REPEAT CRCNXT = NXTBIT EXOR CRC_RG(14); CRC_RG(14:1) = CRC_RG(13:0); // shift left by CRC_RG(0) = 0; // 1 position IF CRCNXT THEN CRC_RG(14:0) = CRC_RG(14:0) EXOR (4599hex); ENDIF UNTIL (CRC SEQUENCE starts or there is an ERROR condition)

40 CAN MESSAGE TRANSFER After the transmission / reception of the last bit of the DATA FIELD, CRC_RG contains the CRC sequence. CRC DELIMITER The CRC SEQUENCE is followed by the CRC DELIMITER which consists of a single recessive bit. ACK FIELD The ACK FIELD is two bits long and contains the ACK SLOT and the ACK DELIMITER. In the ACK FIELD the transmitting station sends two recessive bits. A RECEIVER which has received a valid message correctly, reports this to the TRANSMITTER by sending a dominant bit during the ACK SLOT (it sends ACK ). CRC Field ACK FIELD End Of Frame ACK SLOT ACK Delimiter

41 CAN MESSAGE TRANSFER ACK SLOT Wszystkie węzły, które odebrały właściwą sekwencję CRC raportują to poprzez nadpisanie bita recessive transmitera bitem dominant. ACK DELIMITER The ACK DELIMITER is the second bit of the ACK FIELD and has to be a recessive bit. As a consequence, the ACK SLOT is surrounded by two recessive bits (CRC DELIMITER, ACK DELIMITER). END OF FRAME Każda ramka DATA FRAME i REMOTE FRAME sekwencją składającą się z 7 bitów recessive.

42 CAN MESSAGE TRANSFER REMOTE FRAME Węzeł traktowany jako odbiornik może dla pozyskania pewnych danych inicjować transmisję do węzła źródłowego poprzez wysłania ramki typu REMOTE FRAME. REMOTE FRAME zbudowana jest z 6 pół: START OF FRAME, ARBITRATION FIELD, CONTROL FIELD, CRC FIELD, ACK FIELD, END OF FRAME. W przeciwieństwie do ramki DATA FRAME bit RTR ma wartość recessive. W ramce tej nie ma pola danych niezależnie od wartości pola DATA LENGTH CODE, które może być ustawione w dozwolonym zakresie 0 8. Wartość ta jest równa polu DATA LENGTH CODE analogicznej ramce DATA FRAME.

43 Start of Frame Arbitration Field Control Field CRC Field ACK Field End of Frame CAN MESSAGE TRANSFER Interframe space REMOTE FRAME Interframe space Overload Frame The polarity of the RTR bit indicates whether a transmitted frame is a DATA FRAME (RTR bit dominant ) or a REMOTE FRAME (RTR bit recessive ).

44 CAN MESSAGE TRANSFER ERROR FRAME Ramka ERROR FRAME składa się z dwóch pól. Pierwsze tworzy superpozycja ERROR FLAGs przekazywanych przez wszystkie węzły. Następnym polem jest separator błędów ang. ERROR DELIMITER. Data Frame ERROR FRAME Interframe space Error Flag Superposition of Error Flags Error Delimiter Overload Frame Aby prawidłowo zakończyć ramkę ERROR FRAME węzeł error passive może wymagać bezczynności magistrali przez co najmniej okres trwania 3 bitów (w przypadku lokalnego błędu w odbiorniku typu error passive ). W związku z powyższym magistrala nie powinna być obciążona w 100%.

45 CAN MESSAGE TRANSFER ERROR FLAGS Możemy wyróżnić dwa rodzaje flag błędów: Flaga błędu aktywnego ang. ACTIVE ERROR FLAG, która składa się z kolejnych 6 bitów dominant. Flaga błędu pasywnego ang. PASSIVE ERROR FLAG, która składa się z kolejnych 6 bitów recessive, które mogą być nadpisane przez bity dominant z innych węzłów.

46 CAN MESSAGE TRANSFER Węzeł typu error active sygnalizuje wykrycie błędu poprzez nadanie ACTIVE ERROR FLAG. Flaga błędu narusza zasady kodowania (bit stuffing) przypisane dla wszystkich pól od START OF FRAME do CRC DELIMITER lub niszczy stały format określonych pół ACK FIELD lub END OF FRAME. W konsekwencji pozostałe węzły wykrywają błąd po swojej stronie i ropoczynają transmisję flagi błędu. Sekwencja bitów monitorowanych na szynie jest złożeniem różnych flag błędów transmitowanych przez różne stacje sieci CAN. Całkowita długość takiej sekwencji mieści się pomiędzy 6 a 12 bitami.

47 CAN MESSAGE TRANSFER Węzeł typu error passive wykrywając błąd próbuje sygnalizować to poprzez nadanie flagi PASSIVE ERROR FLAG. Stacje error passive czekają na 6 kolejnych bitów o jednakowej polaryzacji, które rozpoczynają flagę PASSIVE ERROR FLAG. Flaga PASSIVE ERROR FLAG jest pełna kiedy wykryte zostanie 6 jednakowych bitów. ERROR DELIMITER ERROR DELIMITER składa się z 8 bitów recessive. Po na daniu flagi błędu każda stacja wysyła bity recessive i monitoruje szynę dopóki nie wykryje bitów recessive. Następnie wysyła kolejne 7 bitów recessive.

48 CAN MESSAGE TRANSFER OVERLOAD FRAME Ramka OVERLOAD FRAME zawiera dwa pola OVERLOAD FLAG i OVERLOAD DELIMITER. Istnieją dwa rodzaje przeciążenia, które powodują transmisję flagi OVERLOAD FLAG: 1. Wewnętrzne czynniki odbiornika, który wymaga czasu na odebranie kolejnych ramek DATA FRAME lub REMOTE FRAME. 2. Wykrycie bitu dominant podczas przerwy ang. INTERMISSION. End Of Frame Error Delimiter Overload Delimiter Overload Flag Superposition of Overload Flags OVERLOAD FRAME Overload Delimiter Interframe Space Overload Frame Start ramki OVERLOAD FRAME w odniesieniu przeciążenia z pkt. 1 możliwy jest tylko w czasie trwania pierwszego bitu spodziewanej przerwy, podczas gdy w odniesieniu do przeciążenia z pkt. 2 start możliwy jest po wykryciu pierwszego bitu dominant.

49 CAN MESSAGE TRANSFER Co najwyżej 2 ramki OVERLOAD FRAME mogą być wygenerowane w celu opóźnienia kolejnych ramek typu DATA lub REMOTE FRAME. Flaga OVERLOAD FLAG składająca się z 6 bitów dominant ogólnie odpowiada fladze ACTIVE ERROR FLAG.

50 CAN Transmitter/Receiver TRANSMITTER Węzeł dający początek wiadomości nazywany jest nadajnikiem ang. TRANSMITTER wiadomości. Węzeł pozostaje nadajnikiem dopóki szyna jest wolna lub straci uprawnienia w wyniku arbitrażu. RECEIVER Węzeł nazywany jest odbiorcą wiadomości, kiedy nie jest nadawcą lub szyna jest zajęta.

51 CAN MESSAGE VALIDATION Moment, w którym wiadomość traktowana jest jako poprawna jest różny z punktu widzenia nadajnika i odbiornika. TRANSMITTER: W nadajniku wiadomość zostaje uznana za poprawie nadaną jeżeli nie pojawią się błędy do końca pola END OF FRAME. Jeśli wiadomość jest uszkodzona retransmisja nastąpi automatycznie zgodnie z priorytetami. RECEIVER: W odbiorniku wiadomość zostaje uznana za poprawnie odebraną jeżeli nie ma błędów do odebrania pierwszego bitu pola END OF FRAME.

52 CAN CODING BIT STREAM CODING Segmenty ramki START OF FRAME, ARBITRATION FIELD, CONTROL FIELD, DATA FIELD i CRC SEQUENCE są kodowane metodą wstawiania bitów ang. bit stuffing. W sytuacji gdy nadajnik wykryje 5 kolejnych jednakowych bitów w strumieniu bitów automatycznie wstawia bit uzupełniający do aktualnie wysyłanego strumienia bitów. Pozostałe pola ramek DATA FRAME lub REMOTE FRAME (CRC DELIMITER, ACK FIELD and END OF FRAME) mają stałą postać i nie są uzupełniane. Ramki ERROR FRAME i OVERLOAD FRAME mają stałą postać i nie kodowane metodą bit stuffing. Strumień bitów w wiadomości kodowany jest zgodnie z metodą NRZ ang. Non- Return-to-Zero.

53 CAN ERROR HANDLING ERROR DETECTION Na szynie CAN możemy wyróżnić 5 typów błędów, które wzajemnie się nie wykluczają: BIT ERROR Ma miejsce w sytuacji gdy bit monitorowany na magistrali nie zgadza się z bitem nadawanym. Wyjątek stanowią tu nadawane bity recesywne dostawiane w polu ARBITRATION FIELD lub w polu ACK SLOT. W tym wypadku nie mamy do czynienia z BIT ERROR. Gdy TRANSMITTER wysyła flagę PASSIVE ERROR FLAG i wykrywa bit dominujący, nie interpretuje go jako BIT ERROR. STUFF ERROR Ma miejsce w sytuacji gdy wykryte zostanie 6 kolejnych bitów o tym samym poziomie w polach wiadomości, które powinny być kodowane metodą bit stuffing. CRC ERROR Ma miejsce gdy suma kontrolna przesłana przez nadajnik różni się od sumy kontrolnej wyznaczonej po stronie odbiornika.

54 CAN ERROR HANDLING FORM ERROR Ma miejsce w sytuacji gdy pola posiadające stały format zawierają jeden lub więcej nielegalnych bitów. ACKNOWLEDGEMENT ERROR Wykrywany jest po stronie nadajnika kiedykolwiek nie wykryje on bitu dominującego w polu ACK SLOT.

55 CAN ERROR SIGNALLING Węzły sygnalizują wykrycie błędów poprzez nadanie flag błędów ang. ERROR FLAG. Węzły typu error active nadają flagę ACTIVE ERROR FLAG, a węzły typu error passive nadają flagę PASSIVE ERROR FLAG. Wykrycie błędów typu BIT ERROR, STUFF ERROR, FORM ERROR lub ACKNOWLEDGEMENT ERROR w dowolnej węźle powoduje nadanie flagi błędu w czasie następnego bitu. Wykrycie błędu CRC ERRORpowoduje nadanie flagi błędu po polu ACK DELIMITER, jeśli nie została uruchomiona flaga ERROR FLAG innego błędu.

56 CAN FAULT CONFINEMENT W celu ograniczenia błędów węzeł może znajdować się w jednym z 3 stanów: error active error passive bus off. Error active unit can take part in bus communication and sends an ACTIVE ERROR FLAG when an error has been detected. Error passive unit must not send an ACTIVE ERROR FLAG. It takes part in communication, but when an error has been detected only PASSIVE ERROR FLAG is sent. Bus off unit is not allowed to have any influence on the bus. For fault confinement two counts are implemented in every bus unit: TRANSMIT ERROR COUNT; RECEIVE ERROR COUNT.