CAN总线仲裁(四)

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多设备同时发送遇到的问题

CAN总线只有一对差分信号线，同一时间只能有一个设备操作总线发送数据，若多个设备同时有发送需求，该如何分配总线资源？

解决问题的思路：制定资源分配规则，依次满足多个设备的发送需求，确保同一时间只有一个设备操作总线
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资源分配规则1 - 先占先得

• 若当前已经有设备正在操作总线发送数据帧/遥控帧，则其他任何设备不能再同时发送数据帧/遥控帧（可以发送错误帧/过载帧破坏当前数据）

• 任何设备检测到连续11个隐性电平，即认为总线空闲，只有在总线空闲时，设备才能发送数据帧/遥控帧

• 一旦有设备正在发送数据帧/遥控帧，总线就会变为活跃状态，必然不会出现连续11个隐性电平，其他设备自然也不会破坏当前发送

• 若总线活跃状态其他设备有发送需求，则需要等待总线变为空闲，才能执行发送需求

资源分配规则2 - 非破坏性仲裁

• 若多个设备的发送需求同时到来或因等待而同时到来，则CAN总线协议会根据ID号（仲裁段）进行非破坏性仲裁，ID号小的（优先级高）取到总线控制权，ID号大的（优先级低）仲裁失利后将转入接收状态，等待下一次总线空闲时再尝试发送

实现非破坏性仲裁需要两个要求：

线与特性：总线上任何一个设备发送显性电平0时，总线就会呈现显性电平0状态，只有当所有设备都发送隐性电平1时，总线才呈现隐性电平1状态，即：0 & X & X = 0，1 & 1 & 1 = 1

回读机制：每个设备发出一个数据位后，都会读回总线当前的电平状态，以确认自己发出的电平是否被真实的发送出去了，根据线与特性，发出0读回必然是0，发出1读回不一定是1

回读的意思就是，某个设备作为发送方发出一个数据位后，某个设备作为发送方发出一个数据位后，发送方自己，它也会接收这个数据位，确认自己发出的电平是否被真实地发送出去了，因为，根据线与特性，我发出1,如果有别的设备也在发送数据，别的设备发送了0，那么我读回的数据，就不再是1了，因为我的数据1,被别设备的数据，损坏了，这个现象，对仲裁就很重要，我发出1,但是读回的是0，这说明总线上有别的设备，所以这时候，我就退出，不再跟别设备抢总线资源了

非破坏性仲裁过程

• 数据位从前到后依次比较，出现差异且数据位为1的设备仲裁失利
  

问题：为什么ID小的优先级高

从这个仲裁过程可以看出来，ID号越小，其二进制数据的1出现的就越晚，ID号越大，1出现的就越早，ID号出现差异，且发出数据1的仲裁失利。

数据帧和遥控帧的优先级

• 数据帧的优先级高于遥控帧
  

  11位相同ID,不能给两者分出高下，这时，就要靠仲裁段的最后一位RTR来决断了，RTR位，遥控帧定义为1,数据帧定义为0，所以单元1会仲裁失利

标准格式和扩展格式的优先级

• 标准格式的优先级高于扩展格式（SRR必须始终为1，以保证此要求）
  

• 11位ID号发完，单元1和单元2都没有分出胜负，接着下一位，单元1发出的是SRR位，SRR位，在扩展数据帧中，必须始终为1，单元2，此时要发出RTR位，因为单元2是数据帧，RTR位是0，所以单元1仲裁失利。

• 当然标准遥控帧优先级也是比扩展数据帧优先级高，因为RTR后标准遥控帧仲裁段虽然结束了，但是扩展数据帧仲裁段仍然没有结束，标准遥控帧RTR之后，跟的是IDE扩展标志位，因为它是标准帧，所以下面IDE为0，而上面，扩展数据帖SRR之后跟的也是IDE，因为它是扩展帧，所以上面IDE为1，在这一位，虽然标准遥控帧已经不再执行仲裁了，但是扩展数据帧仍然执行仲裁，并且扩展数据帧会出现“发1读0”的情况，所以，扩展数据帧仲裁失利，转入接收状态。

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