إن ناقل CAN (شبكة منطقة التحكم) عبارة عن بروتوكول اتصال تسلسلي مستخدم على نطاق واسع، وهو مناسب بشكل خاص لقطاعي السيارات والأتمتة الصناعية. يمكن تصنيف أنواع الرسائل على ناقل CAN على نطاق واسع على النحو التالي، ولكل نوع غرضه وتنسيقه المحددين.
I. إطار البيانات
إطار البيانات هو نوع الرسالة الأساسي في ناقل CAN ويستخدم لنقل البيانات بين العقد. يتكون إطار البيانات من أجزاء متعددة، بما في ذلك بداية الإطار، وحقل التحكيم، وحقل التحكم، وحقل البيانات، وحقل CRC، وحقل ACK، ونهاية الإطار.
1. بداية الإطار (SOF)
- التعريف: مقطع يشير إلى بداية إطار البيانات، ويتكون من بتة نشطة واحدة (المنطق 0).
- الوظيفة: عندما يكون الناقل خاملاً، ترسل عقدة الإرسال بداية الإطار؛ تتم مزامنة العقد المستقبلة الأخرى مع بتة بداية الإطار هذه.
2. مجال التحكيم
- التعريف: مقطع يشير إلى أولوية الإطار. اعتمادًا على طول رمز معرف حقل التحكيم، يتم تصنيف الإطارات على أنها إطارات قياسية (CAN 2.0A) وإطارات ممتدة (CAN 2.0B).
- المحتويات: يتكون حقل التحكيم لإطار التنسيق -القياسي من معرف (ID) 11-بت وبت طلب إرسال عن بعد (RTR)؛ يتكون حقل التحكيم لإطار التنسيق الموسع من معرف 29 بت وبت RTR.
- الوظيفة: تستخدم لتحديد نوع الإطار الذي يتم إرساله (إطار البيانات أو إطار التحكم عن بعد) وتنسيق الإطار (إطار قياسي أو إطار ممتد)، بالإضافة إلى تحديد أولوية الإطار.
3. مجال التحكم
- التعريف: حقل يحدد عدد البايتات في البيانات والبتات المحجوزة.
- المحتويات: تتضمن رمز طول البيانات (DLC) وبتتين محجوزتين (r0، r1). يشير DLC إلى عدد البايتات في حقل البيانات، والتي يمكن أن تتراوح من 0 إلى 8 بايت.
- الوظيفة: إبلاغ العقدة المتلقية بطول حقل البيانات حتى يمكن استلام البيانات بشكل صحيح.
4. مجال البيانات
- التعريف: محتوى البيانات؛ يمكن نقل 0 إلى 8 بايت من البيانات.
- الغرض: نقل معلومات البيانات الفعلية.
5. حقل CRC (حقل فحص التكرار الدوري)
- التعريف: حقل يستخدم للتحقق من أخطاء الإرسال في الإطار، ويتكون من تسلسل CRC ومحدد CRC.
- الوظيفة: ضمان سلامة البيانات ودقتها من خلال التحقق من اتفاقية حقوق الطفل.
6. حقل ACK (حقل الإقرار)
- التعريف: مقطع يشير إلى تأكيد الاستقبال الناجح، ويتكون من فتحة ACK ومحدد ACK.
- الوظيفة: عندما يتلقى جهاز الاستقبال رسالة صالحة بشكل صحيح، فإنه يرسل بتة موجبة إلى المرسل أثناء فتحة ACK لتأكيد الاستلام.
7. نهاية الإطار (EOF)
- التعريف: مقطع يشير إلى نهاية إطار البيانات، ويتكون من 7 بتات سالبة.
- الوظيفة: تشير إلى نهاية إطار البيانات.
ثانيا. الإطار البعيد
يتم استخدام إطار بعيد لطلب إرسال إطار بيانات بنفس المعرف. عندما تحتاج العقدة المستقبلة إلى بيانات معينة ولكنها لا تملكها، فإنها ترسل إطارًا بعيدًا لتطلب من عقدة الإرسال إرسال إطار البيانات المقابل. تشبه بنية الإطار البعيد بنية إطار البيانات، ولكن مقطع البيانات فارغ، ويتم ضبط بت RTR على 1.
ثالثا. إطار الخطأ
يتكون إطار الخطأ من حقلين: علامة الخطأ ومحدد الخطأ. عندما تكتشف عقدة الاستقبال خطأً في رسالة على الناقل، فإنها ترسل تلقائيًا "علامة خطأ نشطة"؛ العقد الأخرى، عند اكتشاف علامة الخطأ النشطة، ترسل "علامة إقرار بالخطأ". يؤدي إرسال إطار الخطأ إلى مقاطعة اتصال الناقل الحالي حتى يتم حل الخطأ.
رابعا. الإطار الزائد
يتكون إطار التحميل الزائد من علامة التحميل الزائد وفاصل التحميل الزائد. يتم إرسال إطار التحميل الزائد عندما تتطلب العقدة المستقبلة وقتًا زائدًا لمعالجة البيانات الحالية قبل استلام الإطار التالي، أو عندما يتم اكتشاف مستوى مهيمن في مجال مساحة الإطار البيني. يؤدي إرسال إطار التحميل الزائد إلى تأخير إرسال الإطارات اللاحقة لضمان عدم انقطاع الاتصال على الناقل بسبب التحميل الزائد.
V. أنواع الرسائل الأخرى
بالإضافة إلى أنواع الرسائل الأربعة الأساسية المذكورة أعلاه، يحدد بروتوكول ناقل CAN العديد من أنواع الرسائل الخاصة الأخرى، مثل مساحة Interframe وأنواع رسائل N_PCI (على سبيل المثال، إطار واحد، إطار البداية، إطار مستمر، إطار التحكم في التدفق، وما إلى ذلك). تُستخدم أنواع الرسائل هذه في سيناريوهات اتصال محددة لتلبية متطلبات الاتصال المختلفة.
ملخص
تتضمن أنواع الرسائل على ناقل CAN أنواعًا أساسية مثل إطارات البيانات وإطارات التحكم عن بعد وإطارات الخطأ وإطارات التحميل الزائد، بالإضافة إلى أنواع خاصة مثل Interframe Space وأنواع رسائل N_PCI. كل نوع من الرسائل له هيكله وغرضه المحدد، مما يشكل بشكل جماعي أساس اتصالات ناقل CAN. في التطبيقات العملية، يضمن اختيار نوع الرسالة المناسب لنقل البيانات بناءً على متطلبات اتصال محددة اتصالاً موثوقًا وفعالاً.