logo
Йоффе ответы к зачёту

Вопросы(cun bas)

  1. В каких случаях целесообразно использование интерфейса?

Канбас получил широкое распространение в автомобильной индустрии. Цель разработки CAN заключалась в замене громоздких пучков проводов (до 7,5 сантиметров в диаметре!) единственным кабелем, призванным соединить все основные компоненты управления автомобилем: аварийные и сигнальные огни, подушки безопасности, фары, электроприводы стекол, дверные замки и т.д. При возникновении в пучке проводов какой-либо неисправности порою дешевле весь автомобиль отправить на свалку, чем искать эту неисправность. В сетевой же системе вся кабельная разводка может быть выполнена в виде программных взаимосвязей; затраты на дополнительные устройства при этом с лихвой окупаются экономией на техобслуживании. То же самое справедливо и в отношении автоматизированного производственного оборудования.

  1. Основные характеристики интерфейса.

Этот интерфейс отличается повышенной надёжностью, относительно высокой скоростью, отсутствием атоконфигурации на которую требуется больше времени, но с возможностью конфигурации сети, относительно быстрое реакции на запрос (125-130 мкс), повышенная эксплуатационная надёжность (1 не обнаруженная ошибка за 1000 лет), высока скорость обмена (1Мбит/40 м, 5Кбит/1км), разнообразные топологии (шина, звезда), использование радиоканалов, использование линий связи (оптоволокно, витая пара, ИК), базовый электрический сигнал – дифференциальный, допускается потенциальный сигнал. Развитый механизм анализа ошибок.

  1. Какова его топология?

В любой реализации CAN - носитель (физическая среда передачи данных) интерпретируется как эфир, в котором контроллеры, работают как приемники и передатчики. При этом, начав передачу, контроллер не прерывает слушание эфира, в частности он отслеживает и контролирует процесс передачи текущих, предаваемых им же, данных. Это означает, что все узлы сети одновременно принимают сигналы передаваемые по шине. Невозможно послать сообщение какому-либо конкретному узлу. Все узлы сети принимают весь трафик, передаваемый по шине. Однако, CAN-контроллеры предоставляют аппаратную возможность фильтрации CAN-сообщений.

CAN сеть предназначена для коммуникации так называемых узлов. Каждый узел состоит из двух составляющих. Это собственно CAN контроллер, который обеспечивает взаимодействие с сетью и реализует протокол, и микропроцессор (CPU).

CAN контроллеры соединяются с помощью шины, которая имеет как минимум два провода CAN_H и CAN_L , по которым передаются сигналы при помощи специализированных ИМС приемо-передатчиков. Кроме того, ИМС приемо-передатчиков реализуют дополнительные сервисные функции:

Регулировка скорости нарастания входного сигнала путем изменением тока на входе.

  1. Какая среда передачи может быть использована?

Среда передачи: обычные провода, витая пара, оптоволокно и т.д. Возможна передача по одному проводу, используя корпусную землю.

  1. Как реализуется арбитраж?

В интерфейсе используется арбитраж CSMA/CA (неразрушающий арбитраж). В процессе арбитража идентификатор побитно передается по сети. Устройство с максимальным приоритетом захватывает магистраль, а пассивные устройства записывают передаваемый идентификатор в свой буфер.

  1. Какие форматы сообщений используются в интерфейсе?

Заголовком сообщения служит идентификатор, который предназначен для одного утройства или группы устройств. Кадр ошибки представляет собой сообщение, состоящее из 6 нулей или 6 единиц.

  1. Как реализуется протокол обмена по интерфейсу?

Протокол обмена - синхронный, с сообщениями 4 типов: фрейм данных, фрейм удаленного запроса, ошибки и перегрузки. Структура фреймов (рисунок 96 - 100).170. Среда передачи: обычные провода, витая пара, оптоволокно и т.д. Возможна передача по одному проводу, используя корпусную землю.

  1. В каких случаях используется кадр удаленного доступа? кадр ошибки? Кадр перегрузки?

Remote Frame - это Data Frame без поля данных и с выставленным битом RTR (1 - рецессивные бит). Основное предназначение Remote кадра - это инициация одним из узлов сети передачи в сеть данных другим узлом. Такая схема позволяет уменьшить суммарный трафик сети. Однако, на практике Remote Frame сейчас используется редко (например, в DeviceNet Remote Frame вовсе не используется).

Error Frame - это сообщение которое явно нарушает формат сообщения CAN. Передача такого сообщения приводит к тому, что все узлы сети регистрируют ошибку формата CAN-кадра, и в свою очередь автоматически передают в сеть Error Frame. Результатом этого процесса является автоматическая повторная передача данных в сеть передающим узлом. Error Frame состоит из поля Error Flag, которое состоит из 6 бит одинакового значения (и таким образом Error frame нарушает проверку Bit Stuffing, см. ниже), и поля Error Delimiter, состоящее из 8 рецессивных битов. Error Delimiter дает возможность другим узлам сети обнаружив Error Frame послать в сеть свой Error Flag.

Overload Frame - повторяет структуру и логику работы Error кадра, с той разницей, что он используется перегруженным узлом, который в данный момент не может обработать поступающее сообщение, и поэтому просит при помощи Overload-кадра о повторной передаче данных. В настоящее время Overload-кадр практически не используется.

  1. Как используется межкадровое расстояние в процессе обмена?

Каждый кадр разделен 7-ми битной флаговой последовательностью, этот конец фрейма (EOF) был введен, потому что кадр ошибки CRC должен быть передан внутри длины кадра данных или удалённого кадра.

  1. Как организуется взаимодействие между устройствами с различным быстродействием?

Многие механизмы спецификации CAN работают благодаря тому, что все CAN контроллеры принимают сигналы с шины одновременно. Т.е. в одно и то же время один и тот же бит принимается всеми контроллерами в сети. С одной стороны такое положение вещей делает возможным побитовый арбитраж, а с другой стороны ограничивает длину CAN bus. Сигнал распространяется по CAN bus со скоростью света и для правильной работы CAN нужно , чтобы все контроллеры <услышали> его почти одновременно. Почти, потому что каждый контроллер принимает бит в течении определённого промежутка времени, отсчитываемого системным часам. Т.о. чем быстрее тикают системные часы (чем выше скорость передачи данных), тем меньшая длинна CAN bus возможна.

  1. Как реализуется синхронизация?

- Покадровая синхронизация обеспечивается битом синхронизации (перепад из 1 в 0). Стартовый из 1 в 0. Стоповый - 7 единичных повторяющихся бит.

- Побитовая синхронизация аппаратная, в процессе передачи стартового бита выделяется определенный интервал времени, в течение которого осуществляется автоподстройка частоты.

  1. Каким образом осуществляется защита магистрали от неисправного устройства?

за счет сообщений об ошибках: шина выключена, пассивная ошибка, активная ошибка.

  1. Как оценить скорость передачи, если требуется передать блок данных (например, 32 байта)?

Допустим пропускная способность 1 Мбит/с. Максимальная длина поля данных кадра 8 байт. Значит нужно передать 4 кадра информации. В каждом базовом кадре прибавляются 11 бит идентификатора и 33 бита служебной информации. Т.е. в 4х кадрах будет 44*4=176 лишних бит. Т.о. чтобы передать 256 бит (32 байта) информации нужно передать 256+176=432бит. 256/432=0.6 1Мбит/с *0.6 = 600 Кбит/с.

  1. Какие способы повышения достоверности используются в интерфейсе?

Наиболее надежным является интерфейс CANbus, в котором используется бит подтверждения, мониторинг линий, бит стафффинг, сторожевой таймер, код Хемминга и поле CRC.

Достоверность передаваемых данных обеспечивается следующими механизмами:

  1. В чем отличие контроллеров Basic CAN(CAN V20.A) и Full-CAN(CAN V20.B)?

Нигде не нашел толком. В википедии говорится про Базовый и расширенный форматы кадров. Может в тему:

БАЗОВЫЙ ФОРМАТ КАДРА

Начало кадра 1 бит Сигнализирует начало передачи кадра

Идентификатор 11 бит Уникальный идентификатор

Запрос на передачу (RTR) 1 бит Должен быть доминантным

Бит расширения идентификатора (IDE) 1 бит Должен быть доминантным

Зарезервированный бит (r0) 1 бит Резерв

Длина данных (DLC) 4 бит Длина поля данных в байтах (0-8)

Поле данных 0-8 байт Передаваемые данные (длина в поле DLC)

Контрольная сумма (CRC) 15 бит Контрольная сумма всего кадра

Разграничитель контрольной суммы 1 бит Должен быть рецессивным

Промежуток подтверждения (ACK) 1 бит Передатчик шлёт рецессивный, приёмник вставляет доминанту

Разграничитель подтверждения 1 бит Должен быть рецессивным

Конец кадра (EOF) 7 бит Должен быть рецессивным

Первые 7 бит идентификатора не должны быть все рецессивными.

РАСШИРЕННЫЙ ФОРМАТ

Начало кадра 1 бит Сигнализирует начало передачи кадра

Идентификатор A 11 бит Первая часть идентификатора

Подмена запроса на передачу (SRR) 1 бит Должен быть рецессивным

Бит расширения идентификатора (IDE) 1 бит Должен быть рецессивным

Идентификатор B 18 бит Вторая часть идентификатора

Запрос на передачу (RTR) 1 бит Должен быть доминантным

Зарезервированные биты (r1 и r0) 2 бит Резерв

Длина данных (DLC) 4 бит Длина поля данных в байтах (0-8)

Поле данных 0-8 байт Передаваемые данные (длина в поле DLC)

Контрольная сумма (CRC) 15 бит Контрольная сумма всего кадра

Разграничитель контрольной суммы 1 бит Должен быть рецессивным

Промежуток подтверждения (ACK) 1 бит Передатчик шлёт рецессивный, приёмник вставляет доминанту

Разграничитель подтверждения 1 бит Должен быть рецессивным

Конец кадра (EOF) 7 бит Должен быть рецессивным

Идентификатор получается объединением частей A и B.

  1. Какие характеристики CAN –контроллеров необходимо анализировать в ОМК?

  1. Какая пропускная способность магистрали? Время доступа?

Основное достоинство CANbus состоит в высокой надежности и скорости обмена. Время доступа около 125 мкс. Пропускная способность 1 Мб/с на 40 метрах.

57

Yandex.RTB R-A-252273-3
Yandex.RTB R-A-252273-4