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做html的简单网站,湖北省城乡住房建设厅网站,wordpress刷点击,甘肃启航网络科技有限公司前言#xff1a;在汽车电子和嵌入式系统中#xff0c;我们会涉及到众多的总线通信协议#xff0c;主要包括#xff1a;CAN(CAN FD)、RS-232、RS-485、IIC、SPI、TCP/IP等。这里我们会进行逐个介绍。 目录 一、CAN 核心特点 帧结构 CAN的发展-CAN FD 二、RS-232 核心特…前言在汽车电子和嵌入式系统中我们会涉及到众多的总线通信协议主要包括CAN(CAN FD)、RS-232、RS-485、IIC、SPI、TCP/IP等。这里我们会进行逐个介绍。目录一、CAN核心特点帧结构CAN的发展-CAN FD二、RS-232核心特点帧结构三、RS-485核心特点帧结构四、IIC核心特点帧结构五、SPI核心特点SPI工作流程六、TCP/IPTCP/IP四层模型传输层核心-TCP/UDP网络层核心-IP数据链路层-MAC地址一、CANCAN全称Controller Area Network是常用的车载总线协议。核心特点1多主模式网络中所有节点地位平等没有主从之分任意节点都可以主动发起数据传输。当多个节点同时发送数据时通过仲裁机制解决冲突优先级高的节点优先发送不会造成数据丢失。2差分信号传输采用CAN_H和CAN_L两根差分信号线抗干扰能力强。逻辑0显性电平CAN_H - CAN_L ≈ 2V逻辑1隐性电平CAN_H - CAN_L ≈ 0V3错误检测与自动回传CAN具备5层错误检测机制位错误、填充错误、CRC错误、应答错误、格式错误节点检测到错误后会立即发送错误标志且错误节点会自动重传数据保证通信可靠性。帧结构CAN标准帧总线有5种帧类型核心是数据帧字段长度位功能说明帧起始SOF1标志帧的开始一个显性位0仲裁段12包含 11 位标准 ID 1 位 RTR 位远程请求位0 表示数据帧1 表示远程帧控制段6包含 IDE 位标准帧为 0、保留位 DLC 位数据长度码0~8标识数据段字节数数据段0~64实际传输的数据0~8 字节CRC 段16循环冗余校验码用于检测数据传输错误应答段2包含应答间隙和应答界定符接收节点正确接收后发送显性位应答帧结束EOF7标志帧的结束7 个隐性位1另外扩展帧的ID是29位标准帧11位CAN的发展-CAN FD为了解决传统CAN 8字节数据段的限制发展了CAN FD数据段长度扩展至64位采用双波特率仲裁段用低速数据段用高速。二、RS-232RS-232全称Recommended Standard 232 是一种串行异步通信协议主要用于短距离、低速率的点对点的设备通信。核心特点1异步通信无需专用时钟线同步通过起始位、数据位、校验位、停止位的帧格式实现收发双方的时序匹配。2点对点通信仅能实现两个设备间的一对一通信。传输距离短最大约为15米。3采用单端电平电平定义逻辑0SPACE)3V ~ 15V逻辑1MARK)-3V ~ -15V4易受电磁干扰帧结构字段长度位功能说明起始位1低电平逻辑 0标识一帧数据的开始数据位7/8传输的有效数据低位在前高位在后校验位0/1可选用于验证数据传输正确性停止位1/1.5/2高电平逻辑 1标识一帧数据的结束三、RS-485RS-485是一种差分串行通信标准半双工通信广泛用于工业控制。核心特点1差分信号传输采用AD、BD-)两根差分线电平差定义逻辑逻辑0SPACE)B- A 200mV一般 2V ~ 6V逻辑1MARK)B - A -200mV一般 -2V ~ -6V2多节点通信总线支持32个标准节点解决了RS-232点对点的限制。半双工通信同一时刻只能收或者发。3传输距离较大最远可达1200米。帧结构字段长度位说明起始位1低电平逻辑 0标识帧开始数据位7/8有效数据低位在前校验位0/1可选奇 / 偶 / 无用于错误检测停止位1/1.5/2高电平逻辑 1标识帧结束四、IICIIC全称Inter-Integrated Circuit是由飞利浦开发的一种串行、半双工的同步通信协议。核心特点双线通信仅需采用两根信号线即可实现多设备组网无需额外地址线或片选线SDASerial Data串行数据线双向传输SCLSerial Clock串行时钟线由主设备产生注需外接上拉电阻4.7kΩ~10kΩ保证总线空闲时为高电平。多主多从架构支持多主设备共存通过总线仲裁机制避免冲突。帧结构信号类型时序条件功能说明起始信号SSCL 为高电平时SDA 由高电平拉低标志通信开始主设备发起停止信号PSCL 为高电平时SDA 由低电平拉高标志通信结束主设备发起应答信号ACK接收方在第 9 个 SCL 时钟周期将 SDA 拉低表示数据接收成功若 SDA 为高则为非应答NACK表示接收失败或结束传输数据有效性SCL 为高电平时SDA 电平必须稳定仅在 SCL 为低电平时SDA 才能改变电平五、SPISPI全称Serial Peripheral interface是一种同步、全双工、主从架构的串行通信协议。核心特点1四线制架构SPi采用4根信号线实现全双工通信SCLKSerial Clock串行时钟线由主设备唯一产生MOSIMaster OutSlave In主发从收数据线主设备向从设备发送数据MISOMaster In, Slave out主收从发数据线从设备向主设备发送数据SS/CSSlave Select/Chip Select片选信号线主设备拉低该引脚选中从设备未选中的从设备处于高阻态2高速传输常见速率可达几Mbps到几十Mbps适合高带宽场景。SPI工作流程片选选中主设备拉低目标从设备的SS/CS引脚通知从设备准备通信时钟驱动主设备产生固定频率和模式的SCLK时钟信号同步移位每一个时钟周期主设备通过MOSI发送 1 位数据从设备通过MISO发送 1 位数据双方同时采样接收数据传输结束数据传输完成后主设备拉高SS/CS引脚释放总线从设备回到高阻态。六、TCP/IPTCP/IP全称Transmission Control Protocol/Internet Protocol是一套分层网络通信协议族它定义了设备在网络中通信的标准规则是互联网的核心基础。TCP/IP四层模型层级名称核心功能典型协议第 4 层应用层直接面向用户负责实现各种网络应用HTTP、HTTPS、FTP、MQTT、Socket编程接口第 3 层传输层提供端到端的通信服务TCP、UDP第 2 层网络层负责数据包的路由与传送IPIPv4/IPv6、ICMP网络控制消息、ARP地址解析第 1 层链路层负责物理介质上的信号传输电气特性、接口标准双绞线、光纤、车载以太网物理层传输层核心-TCP/UDP1TCP传输控制协议面向连接通信前通过三次握手建立连接通信后通过四次挥手释放连接可靠性采用ACK、重传机制、流量控制、拥塞控制确保数据可靠性有序交付通过序列号和确认号保证接收数据的顺序与发送顺序一致三次握手示例图2UDP用户数据协议无连接通信前无需建立连接速度块不可靠传输无确认、重传机制数据可能丢失广播支持一对多通信适合批量分发网络层核心-IP负责为设备分配逻辑地址IP地址实现跨网段的数据转发通过IP地址标识网络中的设备地址寻址。IPv432位地址格式为x.x.x.x如192.168.1.1地址资源有限IPv6128位地址x:x:x:x:x:x:x:x解决IPv4地址资源枯竭问题数据链路层-MAC地址数据链路层负责同一局域网内的传输核心是MAC地址。MAC地址是设备的物理地址48位如10:1A:2B:3C:4D:5E全球唯一。