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CAN總線網(wǎng)絡(luò)下標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀共存是否會(huì)引發(fā)沖突?

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發(fā)表于 2024-11-30 08:01:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
( ?% y, I  V- D5 N0 e2 a
點(diǎn)擊上方藍(lán)色字體,關(guān)注我們6 ]' m1 l" {$ z- R& e$ g! V
在同一CAN總線網(wǎng)絡(luò)上混合使用標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀是技術(shù)上可行的,但實(shí)際中可能引發(fā)優(yōu)先級(jí)不平衡、標(biāo)識(shí)符沖突和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加等問題。
0 c5 k, d/ V- |" X, s1! c. n' H; I1 u) T" O
CAN協(xié)議規(guī)范的支持
- n5 d# o2 o  p) O) hCAN協(xié)議(如CAN 2.0B)明確支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀的混合使用。
0 e6 b% }$ S* T' e! Y$ F
( E) g5 \0 E+ [( V6 \在幀的仲裁階段,標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀是兼容的,因?yàn)閿U(kuò)展幀的標(biāo)識(shí)符會(huì)通過“IDE位”(標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位)進(jìn)行區(qū)分:
9 ?3 Y; v5 N3 T. m9 O4 K
& C4 V1 @! G) b: \: q& O$ N
7 W6 b' n4 T6 O: p8 O8 S6 p5 f, H1 Q- L1 h7 o9 p- u
標(biāo)準(zhǔn)幀的IDE位為0。# D( T) X. K( v+ W

; t1 l2 {2 A4 Q+ ?' G ! p5 Q1 u7 S8 }2 t6 g

* A& u  W& S2 J* x2 q9 `# k擴(kuò)展幀的IDE位為1。
" ^9 a2 o: _- A
/ y4 p8 c6 d$ u
  I; O4 P2 b) w  Y* p4 F% @! r
在仲裁階段:如果兩種幀同時(shí)競(jìng)爭(zhēng),標(biāo)準(zhǔn)幀因其標(biāo)識(shí)符字段較短,在仲裁中優(yōu)先級(jí)更高(假設(shè)標(biāo)識(shí)符的前11位相同)。
3 c- ~* C& @3 K- c: S# _! m! g; W( a
擴(kuò)展幀可能需要退避,等待總線空閑后重新發(fā)送。9 x4 L3 t4 W7 [+ l# q+ J
2& Y- B: k! |( Q5 F# {  u
硬件層面的兼容性" n4 R: a8 p' w
早期的CAN控制器可能只支持標(biāo)準(zhǔn)幀(如僅支持CAN 2.0A)。
: a+ f7 R+ d0 b" y5 u* P% l+ G9 `* b0 p1 Y8 W4 Z. x2 U4 \. w7 L$ Y: b; x: n
大多數(shù)現(xiàn)代CAN控制器支持CAN 2.0B協(xié)議,能夠接收和處理兩種幀格式。
( b/ }- e, O1 v/ u% ^( p8 ?2 L( f4 \/ O, S: N
混合使用時(shí),需要合理配置CAN控制器的濾波器和掩碼。
: Y# q. D  d4 |  ?4 j! v/ ~' n4 f. |  M
如果濾波器設(shè)計(jì)不當(dāng),可能會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)幀或擴(kuò)展幀被錯(cuò)誤丟棄或誤識(shí)別。# Q$ [' @8 i) Z4 R

$ p/ y" @! P/ g5 e, l# O某些硬件濾波器資源有限,擴(kuò)展幀的標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度較長(zhǎng),可能增加濾波配置復(fù)雜性。* Z' `* D- h! q2 `% Q% z
3
4 V1 c8 l" Q8 p/ f' t應(yīng)用層面的問題2 ~# p5 E( f" J9 i
(1) 優(yōu)先級(jí)干擾
; ?+ @% O% M& ?" T標(biāo)準(zhǔn)幀的優(yōu)先級(jí)天然高于擴(kuò)展幀,可能導(dǎo)致擴(kuò)展幀在負(fù)載較高的網(wǎng)絡(luò)中被頻繁延遲。
5 c# h; a* [! D7 m$ l
1 O$ n% X0 ?% j& F/ e5 E$ m; M如果應(yīng)用中擴(kuò)展幀承載的是時(shí)間敏感的數(shù)據(jù),需特別注意。* _/ S7 d% L* V2 V, g: s  m* I
4 u8 T! G1 Y" E7 T
(2) 標(biāo)識(shí)符沖突
: y1 w% R2 ?! J# j6 A+ C1 F擴(kuò)展幀的前11位可能與標(biāo)準(zhǔn)幀的標(biāo)識(shí)符相同,容易產(chǎn)生混淆。例如:標(biāo)準(zhǔn)幀標(biāo)識(shí)符:0x7FF。
+ H5 Z2 L+ g! q2 E9 o. d; P8 Y. N: ^  z: B8 u& x
擴(kuò)展幀標(biāo)識(shí)符:0x7FF1234 如果應(yīng)用層處理邏輯未正確區(qū)分IDE位,可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)解析錯(cuò)誤。
1 p" S) x. `  o. ]' v* `! o' o5 s2 j) I& Y& S
(3) 帶寬和負(fù)載& X& n" @7 u, s6 ~/ M
擴(kuò)展幀的幀長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)幀長(zhǎng),傳輸擴(kuò)展幀需要占用更多的總線時(shí)間。9 Z; v7 ?, C8 j8 t1 m

3 V+ u) h) p2 C$ ]: l在高負(fù)載網(wǎng)絡(luò)中,擴(kuò)展幀的使用可能加劇總線擁堵,影響通信實(shí)時(shí)性。
3 t2 U- P- w: W- c6 k, `  s9 ?* {; h- c& d! n5 d" `
(4) 應(yīng)用協(xié)議要求
$ h, Q: r* b+ B2 O: P9 K& T高層協(xié)議(如CANopen、J1939)可能對(duì)幀格式有特定要求。例如:
, |' s( W8 G. h0 M1 ?, C% ECANopen通常使用標(biāo)準(zhǔn)幀。J1939則基于擴(kuò)展幀。
7 V/ m+ F8 v8 f, u+ {  Z4
! y  ?! V( P: o- k7 k3 J) j設(shè)計(jì)與優(yōu)化建議" ?/ U9 C  q9 S) U
(1) 通信規(guī)劃
7 ^. U  e+ V0 P: a4 C* x* O. Z9 B在設(shè)計(jì)階段,盡量為標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀分配不同的功能域,避免標(biāo)識(shí)符沖突。7 N4 x+ a, @4 @( T/ Z0 J
# g% A! ?: c1 `5 z: V
關(guān)鍵實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)幀,以減少仲裁延遲。
+ F0 c8 Z- N5 H
: ?. ~( S3 |/ I: }( g( t(2) 網(wǎng)絡(luò)負(fù)載評(píng)估
0 w1 H% |8 N$ V% Q$ G; @# M, N5 q定期評(píng)估網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,確保擴(kuò)展幀的引入不會(huì)導(dǎo)致總線擁堵。
$ `$ Q5 t/ o1 {# D0 [$ ]
: K" W; l4 U# q" U- Q# ~$ p" ~- Y(3) 協(xié)議設(shè)計(jì)
$ x+ V# {: s+ d如果混用不可避免,可以在應(yīng)用層協(xié)議中增加幀類型區(qū)分邏輯,確保IDE位的正確解析。5 k; [1 t; V. i

& v. B5 K" ~# `8 w9 ?$ D(4) 硬件選擇
: Y5 L) d& g' v1 ^確保使用支持混合模式的CAN控制器,選擇擁有足夠?yàn)V波器資源的硬件。
) a+ L$ p& E4 ]6 C' g0 @1 ~
+ F& e# U5 q7 v3 U; H通過合理的通信規(guī)劃、高效的濾波器配置以及負(fù)載管理,可以有效避免問題。8 i6 R3 v3 n- K. \6 q; i% N4 C
& W' q2 r2 \4 W- H
根據(jù)應(yīng)用需求,還可以考慮采用其他高層協(xié)議(如CAN FD)進(jìn)一步優(yōu)化通信性能。# V0 `! |$ }  V) a! U! @

: N, T/ \2 \* e$ q! w # y/ B; ~; |5 t5 J4 F7 C
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