도닦는공돌이

9.       Message Types

 OSI7 구조를 아시나요?   트랜스포트 층의 ‘세그먼트’는 네트워크 층에서는 ‘데이터’  가 된다. 라는 개념이 CAN처럼 하위 2계층만 쓰는 프로토콜에선 메세지로 불리게 됩니다. 아래는 메세지의 타입입니다.

1)       Data Frame

이전에 이미 언급한 부분이라서 넘어갑니다.

2)       Remote Frame

- Receiver가 transmitter에 data를 요청할 때 출력하는 frame

- Arbitration field에는 transmitter의 ID가 포함되며 data field가 없는 것이 특징

3)       Error Frame

- Error 상황을 알리기 위한 frame

- Error를 감지한 node가 6 dominant bit를 출력하면 다른 node는 이에 반응 (stuff error)하여 6 dominant 

bit를 출력

- 6~12 dominant bits (Error Flag) + 8 recessive bits (Error delimiter)로 구성

- Superposition(중첩) : Node들이 출력하는 error flag의 순서에 따라서 중첩될 수 있음

- Error Delimiter : Error frame의 종료. 8 recessive bit로 구성

4)       Overload Frame

   - 다음의 상황에서 overload frame을 전송 (bus 상태를 안정화하기 위해서)

(1) Receiver의 내부 조건에 의해서 다음 data/remote frame 사이에 delay가 필요한 경우

(2) Frame 사이의 intermission의 1,2 bit가 dominant bit인 경우

(3) Error delimiter 또는 overload delimiter의 마지막 bit가 dominant bit인 경우

- 6 dominant bits (Overload Flag) + 8 recessive bits (Overload delimiter)로 구성

7.      The principle of CAN protocol  

CAN버스에서는 각각의 노드(ECU)가 CAN 버스에 흘러 다니는 데이터를 읽거나 쓰기 위해 액세스(access)할 때 전체 노드를 제어하는 마스터(master)가 없습니다. 따라서, 각 노드에서 데이터를 전송할 준비가 되면, 먼저 전송 준비가 되었는지를 버스에 확인하고 그 후 CAN 프레임을 네트워크에 전송하는데, 전송되는 CAN 프레임은 전송이나 수신 노드 중 어느 노드의 주소도 포함하고 있지 않으며, 대신, 고유한 ID를 통해 프레임을 분류하여 데이터를 인식하게 됩니다.

각 노드들이 동시에 메시지를 CAN 버스로 전송하려는 경우 최우선 순위를 가진 노드 (가장 낮은 중재 ID)가 자동적으로 버스에 액세스된다. (낮을수록 우선순위가 높은방식)

예를들어, CAN 통신을 통해 데이터를 액세스하는 과정은 아래와 같습니다.

① 먼저 CAN 버스라인이 사용 중인지를 확인한다.

② CAN 버스라인이 사용 중이 아니면, CAN 네트워크상의 모든 노드(ECU)는 메시지를 수신하여 자신에게 필요한 메시지인지를 식별자를 통해 확인한다.

③ 자신에게 필요한 메시지일 경우 입력받아 데이터를 분석하게 되고, 불필요 한 메시지는 무시하게 된다.

④ 여러 노드의 데이터가 동시에 자신의 노드로 유입되는 경우에, 식별자의 숫자를 비교하여 먼저 취할 메시지의 우선순위를 정한다. 식별자의 숫자가 낮은 경우가 우선순위가 가장 높다.

⑤ 각각의 CAN 메시지는 11비트의 식별자(CAN 2.0A) 또는 29비트의 식별자 (CAN 2.0B)를 가지며 CAN 메시지의 맨 처음 시작부분에 위치한다.

⑥ CAN 프레임의 식별자(ID)는 메시지의 내용을 식별시켜 주는 역할과 메시지 의 우선순위를 부여하는 역할을 한다.

⑦ 각 노드로부터 출력되는 데이터 메시지는 송신측이나 수신측의 주소를 가지 고 있지 않다. 대신 각 노드(ECU)를 식별할 수 있도록 각 노드마다 고유한 식별자를 가지고 있다.

8.      The arbitration of a Can Message

->결론적으로 말해서 CAN통신은 I^2C통신과 동일한 버스구조와 중재구조를 가집니다. 중재

가 필요한 이유는 CAN과 같은 동기식 통신에서 같은 시간 Time에 다른 메세지가 버스를 사용

할경우 충돌이 일어나게되는데 이를 해결하기위한 방법이 필요하기 때문이다.

CAN의 주요한 기능 중 하나인 중재는 11Bit 또는 18Bit의 Identifier(식별자)가 존재하기 때문에 가능한 기능입니다. 아래의 그림에서 보이는 CAN의 기본특성은 버스와 드라이버 입력 및 수신기의 출력간이 반대 로직 이라는 특성입니다. 보통의 버스에서 High신호는 1에 가깝고 Low신호는 0에 가깝지만 CAN버스 반대입니다.  

일단 CAN버스의 액세스는 event-driven형태이며 만약, 2개의 노드가 버스를 동시에 차지 할 경우, 액세

스의 형태는 중재(nondestructive, bit-wise arbitration)가 구현된다. Nondestructive의 의미는 중재의

형태가 메시지로 지속된다는 것을 의미한다. 이 말은 충돌이 일어났을 때 메시지는 다른 노드에 의해서

훼손되지 않으며, 오류를 발생시키지도 않는다는 것을 의미한다.

앞서 말했듯이, CAN의 특징 중 식별자에서 메시지의 우선 순위를 배치하는 특징이 존재한다고 하였다. 

이점이 바로 CAN을 실시간 제어 환경으로 만들어주며 우선적인 특정 이벤트를 먼저 실행시키는 기능을 

한다. 2진법 메시지 식별자 숫자가 더 낮을수록 우선순위는 더 높으며 만약 제로로 구성된 식별자는 네트

워크 상에서 가장 우선 순위의 메시지이다. 버스 도미넌트가 가장 긴 것을 가지고 있기 때문이다.

따라서 2개의 노드가 동시에 전송을 시작하면, 이 노드는 0(도미넌트: dominant)으로 전송하는 반면, 다

른 노드는 1(리세시브: recessive)로 전송해, CAN 버스를 제어하고 완벽한 메시지를 전송한다. 도미넌트 

비트는 CAN 버스에서 리세시브 비트에 겹쳐 쓴다.

[CAN BUS 의 LOGIC]

위 그림은 중재의 과정을 보여준다. 그림에서 하나의 노드라도 우성(Dominant)상태, 즉 Zero이게 되면

버스의 상태는 우성이 됩니다. 또한 어느 노드 하나라도 우성이 아니게 되면 그 버스의 상태는 열성 (recessive)상태 즉, one이 됩니다. 한마디로 해석하자면 CAN 버스 상에서는 우성비트는  열성비트를 무시하게 되는 것입니다. 따라서 버스의 상태가 우성이냐 열성이냐에 따라 데이터 전송을 제어할 수 있는 것입니다.

CAN 프로토콜은 "Carrier Sence Multiple Access With Collision Detection" 따라 버스 Access를 처리합니다. 만약 충돌이 발생하여도 메세지들은 결코 파괴되는 일이 발생하지 않고 충돌로 인해 낭비되는 대역폭도 생기지 않습니다. 이점으로 Ethernet과 달리 CAN에서는 충돌이 해결되는 부분이 되고 더 높은 우선순위를 가진 메시지가 버스에 접근할 수 있게 되는 것입니다. 그래서 각각의 노드들은 식별자를 가지고 있는 것입니다.

아래의 그림으로 CAN의 중재에 대해서 다시 설명한다면, 

먼저 제일 윗 줄에 있는 노드1, 그 밑에 있는 노드 2와 노드 3가 동시에 버스를 차지하기 위한 요청이 발생하였을 경우에 먼저 Start Of Frame을 시작으로하는데 이 부분은 무조건 우성으로 설정되 있어야 데이터 전송에 문제가 없을 것입니다. 다음에 나오는 것이 중재 필드 부분으로 데이터 프레임에 작성되어있습니다. 그림에서 왼쪽 갈색선이 첫번째 중재하는 영역으로 노드1과 노드3가 중재에서 승리하고 노드2는 열성비트로 인해 우선순위에서 최하위로 밀려나게 되고 다음 오른쪽 갈색선에서는 노드1과 노드2가 중재를 받게 되는데 여기서 노드1이 우성비트를 가지고 있으므로 우선순위 1위가 되어 제일 먼저 버스를 차지하게 되는 것입니다. 그 다음 노드2가 전송되고 마지막으로 대기상태였던 노드3이 전송되는 것이다. 비교적 간단한 개념이지만 이것으로 인해 CAN 통신의 신뢰성은 많이 향상될 수 있습니다.

이번에는 TI사에서 제공하는 report에 있는 그림으로 보겠습니다.

그림 5는 중재(arbitration) 과정을 보여줍니다. 노드가 지속적으로 자체 전송을 감시하기 때문에, 노드 B's recessive bit가 노드 C의 더 높은 우선 순위인 dominant bit에 겹쳐 쓰이는 경우, B는 버스 상태가 전송된 비트와 맞지 않는다는 것을 검출합니다. 따라서 노드 B는 전송을 중지시키는 동안, 노드 C는 메시지를 가지고 지속됩니다. 그리고 후에 버스가 노드 C에 의해 released 되면, 이전에 전송을 중지한 노드 B의 전송도 이루어집니다. 이 기능은 ISO 11898 물리 신호 계층의 일부로, CAN 컨트롤러 내에 포함되어 CAN 사용자들이 필수적으로 알아야합니다.

1.       Data Link Layer

앞서 CAN 통신은 통신 프로토콜인 ISO 11898을 따르며, 이는 네트워크상의 디바이스들 간에 정보가 어떻게 교류될 수 있는지를 기술하며, 계층(Layer) 관점에서 정의된 OSI(Open Systems Interconnection) 모델을 따릅니다. 구체적으로 말한다면, 주로 물리적 계층에서 만든 0,1의 두가지 신호를 실질적으로 데이터로 만드는 encoding, 인코딩해서 만들어진 데이터를 가지고 프레임을 형성하는 framing, 오류발생을 막기위한 error detection, 각 포인트와 포인트간에 속도차를 극복하기 위해서 흐름을 제어하는 flow control등의 역할을 수행합니다.

표준 CAN과 확장 CAN

CAN 통신 프로토콜은 CSMA/CD+AMP(Carrier-Sense Multiple-Access protocol with Collision Detection and Arbitration on Message Priority) 방식이다. CSMA는 버스의 각 노드가 메시지 전송을 시도하기 전, 비활성의 규정 기간을 기다려야 한다. CD+AMP는 충돌이 메시지 식별 필드에서 프로그램된 각 메시지의 우선 순위에 기반해 비트 와이즈 중재(Bit-wise Arbitration)를 통해 해결된다는 것을 의미한다. 더 높은 우선순위의 식별자가 항상 버스에 액세스 된다.

표 1에 나타난 표준 CAN의 최초 버전, ISO 11519(저속 CAN)는 표준 11비트 식별자를 갖춘 최고 125kbps의 애플리케이션을 위한 것이다. 2차 버전, ISO 11898(1993) 역시 11비트 식별자를 이용해 125kbps에서 1Mbps까지 신호 속도를 제공한다. 가장 최근의 ISO 11898 개정 버전(1995)은 확장 29비트 식별자를 도입했다. ISO 11898 11비트 버전은 표준 CAN 버전 2.0A으로도 종종 불리며, ISO 11898 개정 버전은 확장 CAN 버전 2.0B로 불린다. 그림 2에서 표준 CAN 11비트 식별자 필드는 211 즉, 2048개의 다른 메시지 식별자를 제공하면서, 그림 3에서 확장 CAN 29비트 식별자는 229 즉 5억 3,700만 개의 식별자를 제공한다.

▶ 통신 방법의 개요

1) 각각의 Message는 자신의 고유 ID를 갖는다 (ID의 크기 : CAN 2.0A = 11bit, CAN 2.0B = 29bit  - 확장형 )

2) 모든 node는 bus idle 상태에서 데이터 전송가능 (multi master)

3) Message 충돌의 중재는 ID를 통하여 우선 순위 결정

4) 수신 node는 message ID를 check 하여 무시 또는 저장

5) 수신 node는 message 수신 후 acknowledge 신호를 발생

6) Message format error를 판단하면 bus에 error 신호를 발생

▶ Message frame의 구성

1) Frame: 하나의 message를 이루는 field 또는 bit들의 집합

2) Data frame : 일반적으로 전송되는 데이터 message

3) Remote frame : 특정한 ID의 data frame 전송을 요청

4) Error frame : Error를 판단한 node가 전송하는 message

5) Overload frame : Data frame 사이에 delay가 필요한 경우 전송하는 frame

[아래의 그림은 Data frame을 나타냅니다] :: CAN 2.0A

* SOF- 단일 도미넌트(dominant) SOF(start of frame) 주요한 (logic 0) 비트로 메시지의 시작을 표시합니다.

또한 무부하 기간 이후 버스의 노드를 동기화하기 위해 사용된다.
* 식별자(Identifier) - 메시지를 식별하고 메시지의 우선 순위를 지정합니다. 프레임에는 11 비트 중재 ID를 사용하는 표준 및 29 비트 중재

ID를 사용하는 확장의 두 가지 포맷이 있습니다. 2진 값이 더욱 낮을수록 우선순위는 더욱 높아진다.
* RTR - 단일 원격 전송 요청(RTR: remote transmission request) 비트는 리모트 프레임과 데이터 프레임을 구별하는 역할을 합니다.

주요한 (logic 0) RTR 비트는 데이터 프레임을 나타냅니다. 열성 (logic 1) RTR 비트는 리모트 프레임을 나타냅니다.

* IDE- 도미넌트 싱글 IDE(identifier extension) 표준과 확장 프레임을 구분합니다

* r0- 역 비트 (추후 표준 개정으로 사용 가능)
* DLC- 4비트 DLC(data length code)는 데이터 필드의 바이트의 수를 나타냅니다

(IDE ~ R0 , DLC는 Control field (6bits) 를 의미한다)

* 데이터 - 애플리케이션 데이터의 최고 64비트가 전송될 수 있다.
* CRC- 16비트(15비트+구획문자)의 순환 중복 확인 CRC(cyclic redundancy check)는

15 비트의 주기적인 중복 체크 코드 + 리세시브 delimiter 비트로 구성됩니다. CRC 필드는 오류 검출에 사용됩니다.
* ACK- 메시지를 정확하게 수신한 모든 CAN 컨트롤러는 메시지의 말미에 ACK 비트를 전송합니다. 전송 노드는 버스 상에 ACK 비트 유무를 확인하고, ACK가 발견되지 않을 경우 전송을 재시도합니다. NI Series 2 CAN 인터페이스에는 수신 전용 모드 기능이 있습니다. 이 때문에, 모니터링 하드웨어에 의한 ACK 비트의 전송이 금지되어 버스의 작동에 영향을 주지 않게 됩니다. ACK는 2비트이며 이 중 1비트는 승인 비트, 2번째 비트는 구획문자이다.
* EOF-프레임 종료 (EOF)의 7비트 필드는 CAN 프레임(메시지)의 종료를 나타내고, 비트 스터핑(bit-stuffing)을 억제시키며, 도미넌트 일 때

스터핑 오류를 가리킨다. 동일한 로직 레벨의 5비트가 정상 동작기간 동안 연속적으로 발생할 때, 반대 로직 레벨의 비트는 데이터로

스터프 된다.
* IFS- 7비트의 IFS(inter-frame space)는 컨트롤러가 요구하는 시간의 양을 포함하며, 메시지 버퍼 영역에서 적절한 위치로 정확하게 수신된

프레임을 이동시킨다.

확장 CAN (Data frame) :: CAN 2.0B

그림 3에서처럼, 확장 CAN 메시지는 다음과 같은 내용이 추가되어 표준 메시지로 동일하다.

* SRR-SRR(substitute remote request) 비트는 표준 메시지 위치에서 RTR 비트를 대신해 확장 포맷에서 플레이스홀더(placeholder)가 된다.

* IDE-IDE(identifier extension)에서 리세시브 비트는 따라야 할 더욱 많은 식별자 비트가 있다는 것을 나타낸다. 18비트 확장은 IDE를 따른다.

* r1-RTR과 r0 비트를 따르는 추가적인 리세시브 비트는 DLC 비트에 앞서 포함된다.

5. Physical Layer

CAN통신은 통신포트를 RS485 방식처럼 병렬로 접속합니다.

통신선 말단에는 임피던스매칭을 위해서 단말 저항을 접속합니다.

라인이 임피던스매칭이 반사에의해 안되면 오류가 많이 발생됩니다.

케이블과 커넥터

- CAN 은 물리적 매체들을 지정하지는 않지만 특정 커넥터와 와이어들을 권장함

- 와이어는 차폐된 꼬임 전선을 권장하며, 선택적 파워가 필요한 경우, 추가적인 한쌍의 꼬임 전선

  (한 쌍의 “차폐된 꼬임 전선”)이 필요하다.

- 커넥터의 종류는 9-pin Dsub, 5-pin mini style, 개방형 스타일

▶ RS485란                                                추가 관련내용 : http://ezcircuits.net/zbxe/18002

RS 232, RS 422의 확장 버전으로, 홈 네트워크를 지원하는 일종의 시리얼 통신 프로토콜 표준 규격. 전송 속도가 늦고 전송 거리가 짧은 RS 232를 보완하기 위해 RS 422 통신 방식을 채택하였다. 이것은 1개의 마스터 장치와 슬레이브 장치 간에 데이터를 주고받는 방식으로 통신하는 반면, RS 485는 모든 장치들이 같은 라인에서 데이터 전송 및 수신을 할 수 있다. 반이중 방식과 전 이중 통신 방식을 모두 지원한다. 또한 RS 485는 최대 드라이버·리시버 수가 각각 32개에 이르고, 최대 속도 10Mbps에 최장 거리 1.2km까지 네트워크 구축이 가능하다. //

RS485는 소프트웨어적인 특성에 대한 용어가 아니고 하드웨어적인 특성을 구분짓는 용어입니다. 우리가 serial통신에서 익히 알고 자주 사용하는 것은 RS232C입니다. 이는 inactive 상태가 -12V, active 상태가 +12V의 신호를 이용하여 RXD신호와 TXD신호를 서로 교차하여 통신이 이루어 질수 있도록 하는 규격입니다. 

마찬가지로 RS422(평형 전송), RS423(불평형 전송), RS485(평형 전송)도 나타내는 규격인 것 입니다. 평형 전송이라 함은 하나의 신호를 두가닥의 신호선을 이용하여 서로 역상의 신호를 실어 보내는 방법 입니다. 그러므로 양단의 장비간의 GND는 공통이 아니어도 전송이 가능함다. 불평형 전송에 사용되는 RS423 의 경우에는 양단 장비간의 GND가 공통이 되어야 함다. 

RS485의 장점은 다음과 같습니다.

1. Multi-drop이 가능하다.(1:N 통신)

   여러대의 RS485장비를 하나의 포트(노드)에 병렬로 계속 연결할수 있습니다.

   RS485 converter IC 종류에 따라 다르지만 10 ~ 32개 정도의 장비를 하나의 포트에 연결 할 수 있습니다.

multi-drop :

A multi-drop bus (MDB) is a computer bus in which all components are connected to the same set of electrical wires. A process of arbitration determines which device gets the right to be the sender of information at any point in time. The other devices must listen for the data that is intended to be received by them.

멀티 드롭 버스 (MDB)는 모든 구성 요소가 전선의 동일한 세트에 연결된 컴퓨터 버스입니다. 중재 과정은 언제든지 정보를 보낸 사람이 되는 권리 즉, 마스터 장치가 되는 것을 의미합니다. 이때 다른 장치들은 수신되는 데이터를 수신 해야 합니다.

2. 통신 속도가 빠르다.

   보통 115.2KBps 에 머무는 RS232에 비해 수 MBPS 까지 속도를 올릴수 있습니다.

3. 통신 가능한 거리가 길다.

   통신 가능한 거리는 주로 속도에 의존하는데 100 kbps 정도의 속도에서 1200m 까지 통신이 가능합니다.

   조금 더 속도를 줄인다면 더 먼거리도 통신이 가능합니다.

4. A / B(또는 U+ / U-) 포트 두가닥의 전선만으로 통신이 가능하다.

하지만 단점도 존재하는데 Multi-drop 이라는 동작 환경상 송/수신을 동시에 할 수 없고 보통은 하나의 Master와 여러개의

 병렬로 연결된 Slave 중 특정 Slave 를 호출하면 해당 Slave가 응답을 하는 형태로 통신망을 구성해야 합니다.

▶ ISO 11898 이란??  :: http://www.iso.org/                                      From Wikipedia, the free encyclopedia

ISO 11898 specifies a serial communication technology called Controller Area Network that supports distributed real-time control and multiplexing for use within road vehicles.  [edit]Structure of the ISO 11898 standard

ISO 11898-1:2003 specifies the data link layer (DLL) and physical signalling of the controller area network (CAN). This document describes the general architecture of CAN in terms of hierarchical layers according to the ISO reference model for open systems interconnection (OSI) established in ISO/IEC 7498-1 and provides the characteristics for setting up an interchange of digital information between modules implementing the CAN DLL with detailed specification of the logical link control (LLC) sublayer and medium access control (MAC) sublayer.

ISO 11898-2:2003 specifies the high-speed (transmission rates of up to 1 Mbit/s) medium access unit (MAU), and some medium dependent interface (MDI) features (according to ISO 8802-3), which comprise the physical layer of the controller area network.

ISO 11898-3:2006 specifies low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface for setting up an interchange of digital information between electronic control units of road vehicles equipped with the CAN at transmission rates above 40 kBit/s up to 125 kBit/s.

ISO 11898-4:2004 specifies time-triggered communication in the CAN. It is applicable to setting up a time-triggered interchange of digital information between electronic control units (ECU) of road vehicles equipped with CAN, and specifies the frame synchronisation entity that coordinates the operation of both logical link and media access controls in accordance with ISO 11898-1, to provide the time-triggered communication schedule.

ISO 11898-5:2007 specifies the CAN physical layer for transmission rates up to 1Mbit/s for use within road vehicles. It describes the medium access unit functions as well as some medium dependent interface features according to ISO 8802-2. This represents an extension of ISO 11898-2, dealing with new functionality for systems requiring low-power consumption features while there is no active bus communication.

This study is the report based on TI corporation " Introduction to the Controller Area Network (CAN) "

Introduction to the Controller Area Network (CAN).pdf

ABSTRACT

A controller area network (CAN) is ideally suited to the many high-level industrial protocols embracing CAN and ISO-11898:2003 as their physical layer. Its cost, performance, and upgradeability provide for tremendous flexibility in system design.

This application report presents an introduction to the CAN fundamentals, operating principles, and the implementation of a basic CAN bus with TI's CAN transceivers and DSPs. The electrical layer requirements of a CAN bus are discussed along with the importance of the different features of a TI CAN transceiver.

CAN bus (for controller area network) is a vehicle bus standard designed to allow microcontrollers and devices to communicate with each other within a vehicle without a host computer.

CAN bus is a message-based protocol, designed specifically for automotive applications but now also used in other areas such as aerospace, industrial automation and medical equipment. - Wiki

1 Introduction

The CAN bus was developed by BOSCH(1) as a multi-master, message broadcast system that specifies a maximum signaling rate of 1 megabit per second (bps). Unlike a traditional network such as USB or Ethernet, CAN does not send large blocks of data point-to-point from node A to node B under the supervision of a central bus master. In a CAN network, many short messages like temperature or RPM are broadcast to the entire network, which provides for data consistency in every node of the system. Once CAN basics such as message format, message identifiers, and bit-wise arbitration -- a major benefit of the CAN signaling scheme are explained, a CAN bus implementation is examined, typical waveforms presented, and transceiver features examined.

1986년 자동차 내의 서로 다른 세 개의 전자장치 (ECU-Electronic Control Unit) 간의 통신을 위한 통신 장치 개발을 자동차 업체인 벤츠의 요구에 의하여 자동차 부품 업체인 독일의 보쉬에 의해 최초로 개발되었다.

초기에는 UART 방식을 고려하였으나 일대일 (Point To Point) 통신 방식이기에 서로 다른 세 개의 ECU 간의 통신 방식으로는 적합하지 않아 다중통신 (Multi Master Communication) 방식이 필요하게 되어 CAN이 탄생. 그후 최초의 집적화된 CAN 부품은 1987년 인텔에 의해 생산되어졌다.

2 The CAN Standard

CAN is an International Standardization Organization (ISO) defined serial communications bus originally developed for the automotive industry to replace the complex wiring harness with a two-wire bus. The specification calls for high immunity to electrical interference and the ability to self-diagnose and repair data errors. These features have led to CAN’s popularity in a variety of industries including building automation, medical, and manufacturing.

The CAN communications protocol, ISO-11898: 2003, describes how information is passed between devices on a network and conforms to the Open Systems Interconnection (OSI) model that is defined in terms of layers. Actual communication between devices connected by the physical medium is defined by the physical layer of the model. The ISO 11898 architecture defines the lowest two layers of the seven layer OSI/ISO model as the data-link layer and physical layer in Figure 1.

▶CAN Version 변천

- ver 1.0 : 1985 - ver 1.1 : 1987 - ver 1.2 : 1990 - ver 2.0 A&B : 1991

ver1.0, 1.1, 1.2는 안정화 및 보편적인 전자 부품의 사용을 가능케 하기 위해 변한 것이며 ver2.0부터는 A와 B로 구분되어져 A는 기존과 동일하지만, B는 확장 ID를 추가함으로 보다 많은 종류 (최대2036->500만개) 의 데이터를 사용할 수 있게 하였다

▶CAN이용 반도체 제조사들

- Cygnal : 8051 계열의 Controller

- Fujitsu : Microcontroller

- Hynix : ARM720T Core의 Processor

- Infineon : Stand-alone controller, Microcontrollers, Transceiver

- Intel : Stand-alone controller, Microcontrollers

- Philips : Stand-alone controller, Microcontrollers, Transceiver

- 기타 취급하는 반도체 회사:

Atmel, Bosch, CiA, Dallas, Hitachi, Inicore, Microchips, Mishibishi, Motorola, NEC, NI, STM, TI 등이 있음

▶ CAN의 장점 및 특징

- CAN 프로토콜은 Multi Master 통신을 한다. 통신버스를 공유하고 있는 CAN컨트롤러들은 모두가 Master역할을 하여 언제든지

버스를 사용하고 싶을 때 사용할 수 있다.

- 노이즈에 매우 강하다. 레벨은 다르지만 RS485와 비슷하게 twist pair 2선을 사용하여 전기적 Differential 통신을 하여 전기적

인 노이즈에 매우 강하다

- 표준 프로토콜이므로 시장성이 뛰어나다. 이로 인해 많은 업체들이 경쟁적으로 CAN칩을 제작하고 있으며, 비용 또한 비교

적 저렴하다. CAN 프로토콜은 호스트 CPU에 내장된 CAN 컨트롤러 칩이나, 호스트 CPU에 장착된 CAN 주변장치에서 실행

된다.

- 통신속도가 빠르다. -최대 1 Mbps까지 사용할 수 있다.

- 먼 거리를 통신할 수 있다. -최대 1000 m 까지도 40 kbps로 통신할 수 있다. 하드웨어적인 오류보정이 있다.

- 하드웨어적으로 설정된 ID만을 골라 수신 받을 수 있다. CAN에는 수신필터가 있어 필터를 어떻게 설정하느냐에 따라 정해

진 ID, 특정 그룹 또는 전체 수신을 할 수 있다.

- 실시간 메시지 통신을 할 수 있다. 한번에 8개의 데이터를 전송하는 HW 패킷을 제공한다. 보통 RS232/RS485

통신에서는 패킷 통신을 위해 사용자가 일일이 패킷 형식을 만들어 주고 수신 받을 때도 그런 해석이 필요하지만 CAN은 8바이트 데이터를 담는 HW 패킷 통신을 기본으로 한다. 따라서 사용자는 데이터 버퍼에 데이터를 쓰고 전송만 하면 그 외 모든 처리는 HW가 알아서 한다. 분산제어 분야 적용이 용이하다.

- 우선순위가 있다.

-사용되는 전선의 양을 획기적으로 줄일 수 있다.

- PLUG & PLAY 를 제공한다.

[본문중]  CAN 은 ISO가 정의한 complex wiring을 간단한 a two-wire bus 타입으로 바꾸었다.

CAN 통신은 ISO 11898 통신방식을 채택하고 있다. 즉, The CAN communications protocol, ISO-11898: 2003 은 네트워크상의 디바이스들 간에 정보가 어떻게 교류될 수 있는지를 설명하고, 계층으로 나눠져 설명하는 OSI모델을 따른다.

Actual communication between devices connected by the physical medium is defined by the physical layer of the model.

The ISO 11898 architecture defines the lowest two layers of the seven layer OSI/ISO model as the data-link layer and physical layer in Figure 1.

ISO-11898은 Figure1처럼 데이터 링크와 물리계층 낮은 두 계층으로 정의됩니다.

In Figure 1, the application layer establishes the communication link to an upper-level application specific protocol such as the endor-independent CANopen™ protocol. This protocol is supported by the international users and manufacturers group, CAN in Automation (CiA). Additional CAN information is located at the CiA Web site, can-cia.de. Many protocols are dedicated to particular applications like industrial automation, diesel engines, or aviation. Other examples of industry-standard, CAN-based protocols are KVASER's CAN Kingdom and Rockwell Automation's DeviceNet™.

그림 1에서 애플리케이션 계층은 데이터 링크 레이어 위에 있습니다. 어플리케이션 계층에서 사용되는 예는 CAN open™ protocol 등이 있습니다. CAN에 대한 자세한 내용은 cia사이트나 아래를 참조해주세요.

CANopen is a communication protocol and device profile specification for embedded systems used in automation. In terms of the OSI model, CANopen implements the layers above and including the network layer. The CANopen standard consists of an addressing scheme, several small communication protocols and an application layer defined by a device profile. The communication protocols have support for network management, device monitoring and communication between nodes, including a simple transport layer for message segmentation/desegmentation. The lower level protocol implementing the data link and physical layers is usually Controller Area Network (CAN), although devices using some other means of communication (such as Ethernet Powerlink, EtherCAT) can also implement the CANopen device profile.  -wiki