CAN (업데이트 中)

메시지 포맷

• SOF ( Start Of Frame)
- 후술할 우성 비트(‘d’) 한개로 구성되어 있으며, 메시지의 처음을 지시하고 모든 노드의 동기화를 위해 사용된다.
• Arbitration Field
- 11비트 또는 29비트의 크기를 갖는 ID와 1비트의 RTR비트로 구성된다. 둘 이상의 노드에서 메시지의 전송이 동시에
일어나는 경우 발생하는 메시지 간의 충돌을 조정하는데 사용된다. RTR비트는 데이터 프레임이나 리포트 프레임을 구분
하는데 사용한다.
• Control Field
- 2비트의 IDE(Identificer Extension)비트, 4비트의 데이터 길이 코드로 구성된다.
• Data Field
- 8bytes까지 사용 가능하며, 데이터를 저장하는데 사용된다.
• CRC Field
- SOF부터 데이터 필드까지의 비트열을 이용해 생성한 15비트의 CRC시퀀스와 CRC 델리미터로 구성되어 있다. 메시지
상의 에러 유무를 검사하는데 사용된다.
• ACK Field
- 한 비트의 ACK슬롯과 하나의 ACK 델리미터로 구성되어 있다. 임의의 노드에서 올바른 메시지를 수신하게 되면 ACK필
드를 받는 순간 ACK슬롯의 값을 ‘d’비트로 설정한다.
• EOF
- 7개의 후술할 ‘r’비트로 구성되어 메시지의 끝을 알리는데 사용된다.

 

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네트워크 동작

 

CAN 통신은 직렬 버스 방식으로 2개의 꼬임 쌍선으로 이루어져 있다.
CAN_H와 CAN_L로 버스를 구성하며 CAN_H는 3.5V가 0, 2.5V가 1이고 CAN_L는 1.5V가 0, 2.5V가 1이 된다.

그러므로 CAN_H와 CAN_L의 전위차가 2일 시 0으로 인식하고, 0일 시 1로 인식한다.
일반적인 상황에서는 위와 같은 전위차를 내지만 ECU가 많아 질수록 오차범위가 넓어지므로 통상 전위차가 0.9 이상일 때
0으로 인식하고 0.5 이하일 때 1로 인식한다.
또한 버스 라인의 종단 저항은 각 노드들의 신호를 한번만 수신하기 위해 필요하며 없을 시 신호가 회로에 계속 남아 있게
된다.

 

 

Tranceiver

CAN Transceiver는 버스에 있는 데이터를 Controller에게 보내주는 역할을 하며 각 선로에 맞는 전압으로 조정해준다.
MCU의 전압은 0과 3.3V 또는 5V이고, 버스의 전압은 3.5V, 2.5V, 1.5V를 기준으로 한다.

 

Dominant, Recessive

 

CAN 네트워크는 0을 우성(Dominant, d), 1을 열성(Recessive, r)으로 논리적으로 정해져 있다.
이 특성은 버스 라인에 0과 1이 동시에 흐를때 0이 1을 덮어 쓰도록 되어 있다.
Bus라인은 종단 저항에 의해서 전류가 일정하게 흐르고 각 노드가 열성 비트를 보내거나 어떤 노드도 신호를 보내지 않을때는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 우성(d) 비트가 전송될 때만 버스에 전류가 흐르게 된다.
VCC(5V)와 GND를 포함한 Tranciever의 간략한 구성은 다음과 같다.

CAN_L는 항상 CAN_H 반대 논리를 갖고 있으므로 TX의 신호는
CAN_H 선로에 영향을 주고 TX의 반전된 신호는 CAN_L 선로에
영향을 준다.
TX가 LOW일때 CAN_H는 P채널 모스펫에 의해 전압원을 연결시
켜주고 CAN_L는 N채널 모스펫에 의해 GND와 연결되어 버스에 전
류가 흐르게 된다. 흐르는 전류는 종단 저항에 의해 3.75V와 1.25V
로 측정된다.
TX가 HIGH일때는 전압원과 GND가 연결되지 않아 전류가 흐르지
않는다.
따라서 노드들이 모두 HIGH를 보내지 않는 이상 버스는 Dominant
가 지배하게 된다.
RX로 받는 신호는 CAN_H와 CAN_L의 차동 전압을 계산한 값에
따라 논리 값을 정한다.

 

 

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Arbitration

 

ECU1과 ECU2가 같은 시점에 메시지를 보낸다고 할때 우선권은 Identifier Field의 값이 낮은 순서로 주어진다.
위의 회로도처럼 TX로 메시지를 보냄과 동시에 RX로 수신을 하기 때문에 Arbitration 동안에 각 노드들은 버스를 모니터링한다.
또한 Arbitration에서 진 노드는 Controller에서 전압을 보내지 않는다.

TX를 통해 두 노드가 동시에 신호를 보낼 때 버스까지 간다면 두 노드의 신호 중 Dominant가 버스를 지배하므로 노드들은 본인의 TX와 RX를 비교하여 본인이 졌는지 확인할 수 있다.