گذرگاه CAN (شبکه منطقه کنترل کننده) یک پروتکل ارتباطی سریال پرکاربرد است که به ویژه برای بخش های اتوماسیون خودرو و صنعتی مناسب است. انواع پیام در گذرگاه CAN را می توان به طور کلی به صورت زیر دسته بندی کرد که هر نوع هدف و قالب خاصی دارد.
I. چارچوب داده
چارچوب داده ابتدایی ترین نوع پیام در گذرگاه CAN است و برای انتقال داده ها بین گره ها استفاده می شود. یک قاب داده از چند بخش تشکیل شده است، از جمله شروع قاب، فیلد داوری، فیلد کنترل، فیلد داده، فیلد CRC، فیلد ACK و انتهای فریم.
1. شروع قاب (SOF)
- تعریف: قطعه ای که شروع یک قاب داده را نشان می دهد که از یک بیت فعال منفرد (منطقی 0) تشکیل شده است.
- عملکرد: هنگامی که گذرگاه بیکار است، گره فرستنده Start of Frame را ارسال می کند. سایر گره های دریافت کننده با این بیت شروع فریم همگام می شوند.
2. حوزه داوری
- تعریف: قسمتی که اولویت قاب را نشان می دهد. بسته به طول کد شناسه فیلد داوری، فریم ها به عنوان قاب های استاندارد (CAN 2.0A) و فریم های توسعه یافته (CAN 2.0B) طبقه بندی می شوند.
- محتویات: فیلد داوری یک قاب قالب استاندارد از یک شناسه (ID) 11- بیتی و یک بیت درخواست ارسال از راه دور (RTR) تشکیل شده است. میدان داوری یک قاب با فرمت توسعه یافته از یک شناسه ۲۹ بیتی و یک بیت RTR تشکیل شده است.
- عملکرد: برای تعیین نوع فریم در حال انتقال (فریم داده یا قاب کنترل از راه دور) و قالب فریم (فریم استاندارد یا فریم توسعه یافته) و همچنین برای تعیین اولویت فریم استفاده می شود.
3. زمینه کنترل
- تعریف: فیلدی که تعداد بایت های داده و بیت های رزرو شده را مشخص می کند.
- محتویات: شامل کد طول داده (DLC) و دو بیت رزرو شده (r0, r1) است. DLC تعداد بایت های فیلد داده را نشان می دهد که می تواند بین 0 تا 8 بایت باشد.
- تابع: طول فیلد داده را به گره دریافت کننده اطلاع می دهد تا داده ها به درستی دریافت شوند.
4. فیلد داده
- تعریف: محتوای داده ها. 0 تا 8 بایت داده قابل انتقال است.
- هدف: انتقال اطلاعات واقعی داده ها.
5. فیلد CRC (فیلد بررسی افزونگی چرخه ای)
- تعریف: فیلدی که برای بررسی خطاهای انتقال در یک قاب، متشکل از یک دنباله CRC و یک جداکننده CRC استفاده می شود.
- عملکرد: یکپارچگی و دقت داده ها را از طریق تأیید CRC تضمین می کند.
6. فیلد ACK (فیلد Acknowledgment)
- تعریف: قسمتی که تأیید دریافت موفقیت آمیز را نشان می دهد، متشکل از یک اسلات ACK و یک جداکننده ACK.
- عملکرد: هنگامی که گیرنده یک پیام معتبر را به درستی دریافت می کند، یک بیت مثبت در طول شیار ACK به فرستنده ارسال می کند تا دریافت را تأیید کند.
7. انتهای قاب (EOF)
- تعریف: قطعه ای که انتهای یک قاب داده را نشان می دهد که از 7 بیت منفی تشکیل شده است.
- عملکرد: پایان قاب داده را سیگنال می دهد.
II. قاب از راه دور
یک فریم راه دور برای درخواست ارسال یک قاب داده با همان شناسه استفاده می شود. هنگامی که یک گره دریافت کننده به داده خاصی نیاز دارد اما آن را ندارد، یک فریم از راه دور می فرستد تا از گره فرستنده درخواست کند که چارچوب داده مربوطه را ارسال کند. ساختار یک فریم راه دور شبیه به یک قاب داده است، اما بخش داده خالی است و بیت RTR روی 1 تنظیم شده است.
III. قاب خطا
یک چارچوب خطا از دو فیلد تشکیل شده است: پرچم خطا و جداکننده خطا. هنگامی که یک گره دریافت کننده خطایی را در یک پیام در اتوبوس تشخیص می دهد، به طور خودکار یک "پرچم خطای فعال" را ارسال می کند. گره های دیگر، با شناسایی پرچم خطای فعال، یک "پرچم تایید خطا" ارسال می کنند. انتقال یک قاب خطا، ارتباط گذرگاه فعلی را تا رفع خطا قطع می کند.
IV. قاب اضافه بار
یک قاب اضافه بار از یک پرچم اضافه بار و یک جداکننده اضافه بار تشکیل شده است. فریم اضافه بار زمانی منتقل می شود که گره دریافت کننده به زمان زیادی برای پردازش داده های جاری قبل از دریافت فریم بعدی نیاز دارد، یا زمانی که یک سطح غالب در فیلد فضای میان فریم تشخیص داده شود. انتقال فریم اضافه بار، انتقال فریم های بعدی را به تاخیر می اندازد تا اطمینان حاصل شود که ارتباط در اتوبوس به دلیل اضافه بار قطع نمی شود.
V. سایر انواع پیام
علاوه بر چهار نوع پیام اصلی که در بالا ذکر شد، پروتکل CAN bus چندین نوع پیام خاص دیگر مانند فضای میان فریم و انواع پیام N_PCI را تعریف می کند (به عنوان مثال، فریم تک، قاب شروع، قاب پیوسته، قاب کنترل جریان و غیره). این انواع پیام در سناریوهای ارتباطی خاص برای برآوردن نیازهای ارتباطی مختلف استفاده می شود.
خلاصه
انواع پیام در گذرگاه CAN شامل انواع اولیه مانند قاب های داده، فریم های کنترل از راه دور، فریم های خطا و فریم های اضافه بار و همچنین انواع خاصی مانند فضای میان فریم و انواع پیام N_PCI می باشد. هر نوع پیام ساختار و هدف خاص خود را دارد که در مجموع پایه و اساس ارتباطات CAN bus را تشکیل می دهد. در کاربردهای عملی، انتخاب نوع پیام مناسب برای انتقال داده بر اساس الزامات ارتباطی خاص، ارتباط قابل اعتماد و کارآمد را تضمین می کند.