CAN总线分析工具KvaserCANlib产品说明书.docx
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CAN总线分析工具KvaserCANlib产品说明书
CAN总线分析工具KvaserCANlib产品说明书
CANlib软件开发组合-给你一个接入KVASER硬件平台的透明界面
。
CANlibSDK（软件开发组合）特点：
支持以下编程软件:
MicrosoftVisualC++（也支持C语言）
BorlandC++Builder（和旧BorlandC++compiler）-也支持C语言
BorlandDelphi（所有版本）
MicrosoftVisualBasic和
MicrosoftC#
包括：
很多范例程序
调试你自己的利用CANking（免费的总线监测器）的CAN工具
启动和参考文档
支持虚拟（无硬件）CAN通道，你能够用于测试或演示目的。
此刻就安装该虚拟驱动并体验一下。
包括最高16-bit（DOS,Windows支持PCcan系列板。
CANopenMasterAPI用于咱们现有的所有硬件。
用CANlib写的软件和咱们现有的和以后的硬件兼容。
利用CANlib的应用项目能够用在另一个平台而不需要修改。
应用支持：
KvaserLAPcan系列
KvaserLeaf系列
KvaserMemorator
KvaserPCIcan系列
KvaserPCcan系列
KvaserUSBcan系列
更多信息：
CANLIB帮忙（该帮忙包括在CANLIBSDK中）
下载CANLIBSDK（包括文档，范例等等）
CANLIB结构一览
CAN总线大体概念
CAN是ControllerAreaNetwork的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
在当前的汽车产业中，出于对平安性、舒适性、方便性、低公害、低本钱的要求，各类各样的电子操纵系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对靠得住性的要求不尽相同，由多条总线组成的情形很多，线束的数量也随之增加。
为适应“减少线束的数量”、“通过量个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。
尔后，CAN通过ISO11898及ISO11519进行了标准化，此刻在欧洲已是汽车网络的标准协议。
此刻，CAN的高性能和靠得住性已被认同，并被普遍地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是现今自动化领域技术进展的热点之一，被誉为自动化领域的运算机局域网。
它的显现为散布式操纵系统实现各节点之间实时、靠得住的数据通信提供了强有力的技术支持。
CAN总线优势
CAN属于现场总线的范围，它是一种有效支持散布式操纵或实时操纵的串行通信网络。
较之目前许多RS-485基于R线构建的散布式操纵系统而言，基于CAN总线的散布式操纵系统在以下方面具有明显的优越性：
网络各节点之间的数据通信实时性强
第一，CAN操纵器工作于多种方式，网络中的各节点都可依照总线访问优先权（取决于报文标识符）采纳无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线组成的网络各节点之间的数据通信实时性强，而且容易组成冗余结构，提高系统的靠得住性和系统的灵活性。
而利用RS-485只能组成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、靠得住性较差；
缩短了开发周期
CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。
这就保证可不能在出此刻RS-485网络中的现象，即当系统有错误，显现多节点同时向总线发送数据时，致使总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。
而且CAN节点在错误严峻的情形下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受阻碍，从而保证可不能显现象在网络中，因个别节点显现问题，使得总线处于“死锁”状态。
而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN操纵器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低系统开发难度，缩短了开发周期，这些是仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。
已形成国际标准的现场总线
另外，与其它现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速度高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。
这些也是目前CAN总线应用于众多领域，具有强劲的市场竞争力的重要缘故。
最有前途的现场总线之一
CAN即操纵器局域网络，属于工业现场总线的范围。
与一样的通信总线相较,CAN总线的数据通信具有突出的靠得住性、实时性和灵活性。
由于其良好的性能及独特的设计，CAN总线愈来愈受到人们的重视。
它在汽车领域上的应用是最普遍的，世界上一些闻名的汽车制造厂商，如BENZ（奔驰）、BMW（宝马）、PORSCHE（保时捷）、ROLLS-ROYCE（劳斯莱斯）和JAGUAR（美洲豹）等都采纳了CAN总线来实现汽车内部操纵系统与各检测和执行机构间的数据通信。
同时，由于CAN总线本身的特点，其应用范围目前已再也不局限于汽车行业，而向自动操纵、航空航天、航海、进程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机械人、数控机床、医疗器械及传感器等领域进展。
CAN已经形成国际标准，并已被公以为几种最有前途的现场总线之一。
其典型的应用协议有：
SAEJ1939/ISO11783、CANOpen、CANaerospace、DeviceNet、NMEA2000等。
产生与进展
操纵器局部网（CAN－CONTROLLERAREANETWORK）是BOSCH公司为现代汽车应用领先推出的一种多主机局部网，由于其高性能、高靠得住性、实时性等优势现已普遍应用于工业自动化、多种操纵设备、交通工具、医疗仪器和建筑、环境操纵等众多部门。
操纵器局部网将在中国迅速普及推行。
随着运算机硬件、软件技术及集成电路技术的迅速进展，工业操纵系统已成为运算机技术应用领域中最具活力的一个分支，并取得了庞大进步。
由于对系统靠得住性和灵活性的高要求，工业操纵系统的进展要紧表现为：
操纵面向多元化，系统面向分散化，即负载分散、功能分散、危险分散和地域分散。
分散式工业操纵系统确实是为适应这种需要而进展起来的。
这种系统是以微型机为核心，将5C技术--COMPUTER（运算机技术）、CONTROL（自动操纵技术）、COMMUNICATION（通信技术）、CRT（显示技术）和CHANGE（转换技术）紧密结合的产物。
它在适应范围、可扩展性、可保护性和抗故障能力等方面，较之分散型仪表操纵系统和集中型运算机操纵系统都具有明显的优越性。
典型的分散式操纵系统由现场设备、接口与计算设备和通信设备组成。
现场总线（FIELDBUS）能同时知足进程操纵和制造业自动化的需要，因此现场总线已成为工业数据总线领域中最为活跃的一个领域。
现场总线的研究与应用已成为工业数据总线领域的热点。
尽管目前对现场总线的研究尚未能提出一个完善的标准，但现场总线的高性能价钱必将吸引众多工业操纵系统采纳。
同时，正由于现场总线的标准尚未统一，也使得现场总线的应用得以不拘一格地发挥，并将为现场总线的完善提供加倍丰硕的依据。
操纵器局部网CAN（CONTROLLERAERANETWORK）正是在这种背景下应运而生的。
由于CAN为愈来愈多不同领域采纳和推行，致使要求各类应用领域通信报文的标准化。
为此，1991年9月PHILIPSSEMICONDUCTORS制订并发布了CAN技术标准（VERSION）。
该技术标准包括A和B两部份。
给出了曾在CAN技术标准版本中概念的CAN报文格式，能提供11位地址；而给出了标准的和扩展的两种报文格式，提供29位地址。
尔后，1993年11月ISO正式公布了道路交通运载工具--数字信息互换--高速通信操纵器局部网（CAN）国际标准（ISO11898），为操纵器局部网标准化、标准化推行摊平了道路。
CAN总线特点
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的操纵与测试仪器之间的数据互换而开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线，通信介质能够是双绞线、同轴电缆或光导纤维。
通信速度可达1MBPS。
完成对通信数据的成帧处置
CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处置，包括位填充、数据块编码、循环冗余查验、优先级判别等项工作。
使网络内的节点个数在理论上不受限制
CAN协议的一个最大特点是废除传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。
采纳这种方式的优势可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此能够概念2或2个以上不同的数据块，这种按数据块编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在散布式操纵系统中超级有效。
数据段长度最多为8个字节，可知足通常工业领域中操纵命令、工作状态及测试数据的一样要求。
同时，8个字节可不能占用总线时刻太长，从而保证了通信的实时性。
CAN协议采纳CRC查验并可提供相应的错误处置功能，保证了数据通信的靠得住性。
CAN卓越的特性、极高的靠得住性和独特的设计，专门适合工业进程监控设备的互连，因此，愈来愈受到工业界的重视，并已公以为最有前途的现场总线之一。
可在各节点之间实现自由通信
CAN总线采纳了多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线和广播通信的特点。
CAN总线上任意节点可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息而不分主次，因此可在各节点之间实现自由通信。
CAN总线协议已被国际标准化组织认证，技术比较成熟，操纵的芯片已做生意品化，性价比高，专门适用于散布式测控系统之间的数通信。
CAN总线插卡能够任意插在PCATXT兼容机上，方便地组成散布式监控系统。
结构简单
只有2根线与外部相连，而且内部集成了错误探测和治理模块。
CAN总线技术介绍
位仲裁
要对数据进行实时处置，就必需将数据快速传送，这就要求数据的物理传输通路有较高的速度。
在几个站同时需要发送数据时，要求快速地进行总线分派。
实时处置通过网络互换的紧急数据有较大的不同。
一个快速转变的物理量，如汽车引擎负载，将比类似汽车引擎温度如此相对转变较慢的物理量更频繁地传送数据并要求更短的延时。
CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。
这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。
总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。
如图2所示，当几个站同时发送报文时，站1的报文标识符为011111；站2的报文标识符为0100110；站3的报文标识符为0100111。
所有标识符都有相同的两位01，直到第3位进行比较时，站1的报文被丢掉，因为它的第3位为高，而其它两个站的报文第3位为低。
站2和站3报文的4、五、6位相同，直到第7位时，站3的报文才被丢失。
注意，总线中的信号持续跟踪最后取得总线读取权的站的报文。
在此例中，站2的报文被跟踪。
这种非破坏性位仲裁方式的优势在于，在网络最终确信哪个站的报文被传送以前，报文的起始部份已经在网络上传送了。
所有未取得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站，而且可不能在总线再次空闲前发送报文。
CAN具有较高的效率是因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用，这些请求是依照报文在整个系统中的重要性按顺序处置的。
这种方式在网络负载较重时有很多优势，因为总线读取的优先级已被按顺序放在每一个报文中了，这能够保证在实时系统中较低的个体隐伏时刻。
关于主站的靠得住性，由于CAN协议执行非集中化总线操纵,所有要紧通信，包括总线读取（许可）操纵，在系统中分几回完成。
这是实现有较高靠得住性的通信系统的唯一方式。
CAN与其它通信方案的比较
在实践中，有两种重要的总线分派方式：
按时刻表分派和按需要分派。
在第一种方式中，不管每一个节点是不是申请总线，都对每一个节点按最大期间分派。
由此，总线可被分派给每一个站而且是唯一的站，而不论其是当即进行总线存取或在一特按时刻进行总线存取。
这将保证在总线存取时有明确的总线分派。
在第二种方式中，总线按传送数据的大体要求分派给一个站，总线系统按站希望的传送分派（如：
EthernetCSMA/CD）。
因此，当多个站同时请求总线存取时，总线将终止所有站的请求，这时将可不能有任何一个站取得总线分派。
为了分派总线，多于一个总线存取是必要的。
CAN实现总线分派的方式，可保证当不同的站申请总线存取时，明确地进行总线分派。
这种位仲裁的方式能够解决当两个站同时发送数据时产生的碰撞问题。
不同于Ethernet网络的消息仲裁，CAN的非破坏性解决总线存取冲突的方式，确保在不传送有效消息时总线不被占用。
乃至当总线在重负载情形下，以消息内容为优先的总线存取也被证明是一种有效的系统。
尽管总线的传输能力不足，所有未解决的传输请求都按重要性顺序来处置。
在CSMA/CD如此的网络中，如Ethernet，系统往往由于过载而崩溃，而这种情形在CAN中可不能发生。
CAN的报文格式
在总线中传送的报文，每帧由7部份组成。
CAN协议支持两种报文格式，其唯一的不同是标识符（ID）长度不同，标准格式为11位，扩展格式为29位。
在标准格式中，报文的起始位称为帧起始（SOF），然后是由11位标识符和远程发送请求位（RTR）组成的仲裁场。
RTR位标明是数据帧仍是请求帧，在请求帧中没有数据字节。
操纵场包括标识符扩展位（IDE），指出是标准格式仍是扩展格式。
它还包括一个保留位（ro），为以后扩展利用。
它的最后四个字节用来指明数据场中数据的长度（DLC）。
数据场范围为0～8个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查（CRC）。
应答场（ACK）包括应答位和应答分隔符。
发送站发送的这两位均为隐性电平（逻辑1），这时正确接收报文的接收站发送主控电平（逻辑0）覆盖它。
用这种方式，发送站能够保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。
报文的尾部由帧终止标出。
在相邻的两条报文间有一很短的距离位，若是这时没有站进行总线存取，总线将处于空闲状态。
CAN数据帧的组成
远程帧
远程帧由6个场组成：
帧起始、仲裁场、操纵场、CRC场、应答场和帧终止。
远程帧不存在数据场。
远程帧的RTR位必需是隐位。
DLC的数据值是独立的，它能够是0～8中的任何数值，为对应数据帧的数据长度。
犯错帧
犯错帧由两个不同场组成，第一个场由来自各站的错误标志叠加取得，第二个场是犯错界定符
错误标志具有两种形式：
活动错误标志（Activeerrorflag），由6个持续的显位组成
认可错误标志（Passiveerrorflag），由6个持续的隐位组成
犯错界定符包括8个隐位
超载帧
超载帧包括两个位场：
超载标志和超载界定符
发送超载帧的超载条件：
要求延迟下一个数据帧或远程帧
在间歇场检测到显位
超载标志由6个显位组成
超载界定符由8个隐位组成
数据错误检测
不同于其它总线，CAN协议不能利用应答信息。
事实上，它能够将发生的任何错误用信号发出。
CAN协议可利用五种检查错误的方式，其中前三种为基于报文内容检查。
循环冗余检查（CRC）
在一帧报文中加入冗余检查位可保证报文正确。
接收站通过CRC可判定报文是不是有错。
帧检查
这种方式通过位场检查帧的格式和大小来确信报文的正确性，用于检查格式上的错误。
.应答错误
如前所述，被接收到的帧由接收站通过明确的应答来确认。
若是发送站未收到应答，那么说明接收站发觉帧中有错误，也确实是说，ACK场已损坏或网络中的报文无站接收。
CAN协议也可通过位检查的方式探测错误。
总线检测
有时，CAN中的一个节点可监测自己发出的信号。
因此，发送报文的站能够观测总线电平并探测发送位和接收位的不同。
位填充
一帧报文中的每一名都由不归零码表示，可保证位编码的最大效率。
但是，若是在一帧报文中有太多相同电平的位，就有可能失去同步。
为保证同步，同步沿用位填充产生。
在五个持续相等位后，发送站自动插入一个与之互补的补码位；接收时，那个填充位被自动丢掉。
例如，五个持续的低电平位后，CAN自动插入一个高电平位。
CAN通过这种编码规那么检查错误，若是在一帧报文中有6个相同位，CAN就明白发生了错误。
若是至少有一个站通过以上方式探测到一个或多个错误，它将发送犯错标志终止当前的发送。
这能够阻止其它站接收错误的报文，并保证网络上报文的一致性。
当大量发送数据被终止后，发送站会自动地从头发送数据。
作为规那么，在探测到错误后23个位周期内从头开始发送。
在特殊场合，系统的恢复时刻为31个位周期。
但这种方式存在一个问题，即一个发生错误的站将致使所有数据被终止，其中也包括正确的数据。
因此,若是不采取自监测方法，总线系统应采纳模块化设计。
为此，CAN协议提供一种将偶然错误从永久错误和局部站失败中区别出来的方法。
这种方式能够通过对犯错站统计评估来确信一个站本身的错误并进入一种可不能对其它站产生不良阻碍的运行方式来实现，即站能够通过关闭自己来阻止正常数据因被错误地当做不正确的数据而被终止。
硬同步和重同步
硬同步只有在总线空闲状态条件下隐形位到显性位的跳变沿发生时才进行，说明报文传输开始。
在硬同步以后，位时刻计数器随同步段从头开始计数。
硬同步强行将已发生的跳变沿置于从头开始的位时刻同步段内。
依照同步规那么，若是某一名时刻内已有一个硬同步显现，该位时刻内将可不能发生再同步。
再同步可能致使相位缓冲段1被延长或相位缓冲段2被短。
这两个相位缓冲段的延长时刻或缩短时刻上限由再同步跳转宽度（SJW）给定。
CAN总线靠得住性
为避免汽车在利用寿命期内由于数据互换错误而对司机造成危险，汽车的平安系统要求数据传输具有较高的平安性。
若是数据传输的靠得住性足够高，或残留下来的数据错误足够低的话，这一目标不难实现。
从总线系统数据的角度看，靠得住性能够明白得为，对传输进程产生的数据错误的识别能力。
残余数据错误的概率能够通过对数据传输靠得住性的统计测量取得。
它描述了传送数据被破坏和这种破坏不能被探测出来的概率。
残余数据错误概率必需超级小，使其在系统整个寿命周期内，按平均统计时几乎检测不到。
计算残余错误概率要求能够对数据错误进行分类，而且数据传输途径可由一模型描述。
若是要确信CAN的残余错误概率，咱们可将残留错误的概率作为具有80～90位的报文传送时位错误概率的函数，并假定那个系统中有5～10个站，而且错误率为1/1000，那么最大位错误概率为10—13数量级。
例如，CAN网络的数据传输率最大为1Mbps，若是数据传输能力仅利用50%，那么关于一个工作寿命4000小时、平均报文长度为80位的系统，所传送的数据总量为9×1010。
在系统运行寿命期内，不可检测的传输错误的统计平均小于10—2量级。
换句话说，一个系统按每一年365天，天天工作8小时，每秒错误率为0.7计算，那么按统计平均，每1000年才会发生一个不可检测的错误。
应用举例
CAN总线在工控领域要紧利用低速-容错CAN即ISO11898-3标准，在汽车领域利用125Kbps的高速CAN。
某入口车型拥有，车身、舒适、多媒体等多个操纵网络，其中车身操纵利用CAN网络，舒适利用LIN网络，多媒体利用MOST网络，以CAN网为主网，操纵发动机、变速箱、ABS等车身平安模块，并将转速、车速、油温等共享至全车，实现汽车智能化操纵，如高速时自动锁闭车门，平安气囊弹出时，自动开启车门等功能。
can系统又分为高速和低速，高速can系统采纳硬线是动力型，速度：
500kbps，操纵ecu、abs等；低速can是舒适型，速度：
125kbps，要紧操纵仪表、防盗等。
某医院现有5台16T/H德国菲斯曼燃气锅炉，向洗衣房、制剂室、供给室、生活用水、暖气等设施提供5kg/cm2的蒸汽，全年耗用天然气1200万m3，耗用20万吨自来水。
医院采纳接力式方式供热，对热网进行地域性治理，分四大供热区。
其中冬季暖气的用气量专门大，据此设计了基于CAN现场总线的散布式锅炉蒸汽热网智能监控系统。
现场应用说明：
该楼宇自动化系统具有抗干扰能力强，现场组态容易，网络化程度高，人机界面友好等特点。
CAN总线典型特点
CAN总线有如下大体特点
◎废除传统的站地址编码，代之以对通信数据块进行编码，能够多主方式工作；
◎采纳非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送数据时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受阻碍继续传输数据，有效幸免了总线冲突；
◎采纳短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，数据传输时刻短，受干扰的概率低，从头发送的时刻短；
◎每帧数据都有CRC校验及其他检错方法，保证了数据传输的高靠得住性，适于在高干扰环境下利用；
◎节点在错误严峻的情形下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上其他操作不受阻碍；
◎能够点对点，一对多及广播集中方式传送和同意数据。
CAN总线的优势
●具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、本钱低等优势；
●采纳双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；
●具有优先权和仲裁功能，多个操纵模块通过CAN操纵器挂到CAN-bus上，形成多主机局部网络；
●可依照报文的ID决定接收或屏蔽该报文；
●靠得住的错误处置和检错机制；
●发送的信息受到破坏后，可自动重发；
●节点在错误严峻的情形下具有自动退出总线的功能；
●报文不包括源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。
CAN总线开发测试工具
CAN总线多用于工控和汽车领域，在CAN总线的开发测试时期，需要对其拓扑结构，节点功能，网路整合等进行开发测试，需要虚拟、半虚拟、全实物仿真测试平台，而且必需测试各节点是不是符合ISO11898中规定的错误响应机制等，因此CAN总线的开发需要专业的开发测试工具，而且在生产时期也需要一批简单易用的生产线测试工具。
CAN总线开发测试工具的要紧供给商有IHR、Vector、Intrepidcs等。
经常使用的开发测试工具如AutoCAN、CANspider等。
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