O barramento CAN (Controller Area Network) é um protocolo de comunicação serial amplamente utilizado, particularmente adequado para os setores automotivo e de automação industrial. Os tipos de mensagens no barramento CAN podem ser categorizados da seguinte forma, com cada tipo tendo sua finalidade e formato específicos.
I. Quadro de dados
O quadro de dados é o tipo de mensagem mais básico no barramento CAN e é usado para transmitir dados entre nós. Um quadro de dados consiste em vários segmentos, incluindo Início do Quadro, Campo de Arbitragem, Campo de Controle, Campo de Dados, Campo CRC, Campo ACK e Fim do Quadro.
1. Início do Quadro (SOF)
- Definição: Um segmento que indica o início de um quadro de dados, consistindo em um único bit ativo (lógico 0).
- Função: Quando o barramento está ocioso, o nó transmissor envia o Início do Quadro; outros nós receptores são sincronizados com este bit de início de quadro.
2. Campo de Arbitragem
- Definição: Um segmento que indica a prioridade do quadro. Dependendo do comprimento do código ID do campo de arbitragem, os quadros são classificados como quadros padrão (CAN 2.0A) e quadros estendidos (CAN 2.0B).
- Conteúdo: O campo de arbitragem de um quadro de formato-padrão consiste em um identificador (ID) de 11-bits e um bit de solicitação de transmissão remota (RTR); o campo de arbitragem de um quadro de formato estendido consiste em um identificador de 29 bits e um bit RTR.
- Função: Utilizada para determinar o tipo de quadro que está sendo transmitido (quadro de dados ou quadro de controle remoto) e o formato do quadro (quadro padrão ou quadro estendido), bem como para estabelecer a prioridade do quadro.
3. Campo de Controle
- Definição: Um campo que especifica o número de bytes nos dados e os bits reservados.
- Conteúdo: Inclui o código de comprimento de dados (DLC) e dois bits reservados (r0, r1). O DLC indica o número de bytes no campo de dados, que pode variar de 0 a 8 bytes.
- Função: Informa ao nó receptor o comprimento do campo de dados para que os dados possam ser recebidos corretamente.
4. Campo de dados
- Definição: O conteúdo dos dados; Podem ser transmitidos 0 a 8 bytes de dados.
- Objetivo: transmitir as informações de dados reais.
5. Campo CRC (campo de verificação de redundância cíclica)
- Definição: Campo utilizado para verificar erros de transmissão em um quadro, composto por uma sequência CRC e um delimitador CRC.
- Função: Garante a integridade e precisão dos dados através da verificação CRC.
6. Campo ACK (Campo de Reconhecimento)
- Definição: Um segmento que indica a confirmação de recepção bem-sucedida, consistindo em um slot ACK e um delimitador ACK.
- Função: Quando o receptor recebe corretamente uma mensagem válida, ele envia um bit positivo ao transmissor durante o slot ACK para confirmar o recebimento.
7. Fim do Quadro (EOF)
- Definição: Um segmento que indica o fim de um quadro de dados, composto por 7 bits negativos.
- Função: Sinaliza o fim do quadro de dados.
II. Quadro Remoto
Um quadro remoto é usado para solicitar a transmissão de um quadro de dados com o mesmo ID. Quando um nó receptor precisa de determinados dados, mas não os possui, ele envia um quadro remoto para solicitar que o nó transmissor envie o quadro de dados correspondente. A estrutura de um quadro remoto é semelhante à de um quadro de dados, mas o segmento de dados está vazio e o bit RTR está definido como 1.
III. Quadro de erro
Um quadro de erro consiste em dois campos: o sinalizador de erro e o delimitador de erro. Quando um nó receptor detecta um erro em uma mensagem no barramento, ele transmite automaticamente um "sinalizador de erro ativo"; outros nós, ao detectar o sinalizador de erro ativo, enviam um "sinalizador de confirmação de erro". A transmissão de um quadro de erro interrompe a comunicação atual do barramento até que o erro seja resolvido.
4. Quadro de sobrecarga
Um quadro de sobrecarga consiste em um sinalizador de sobrecarga e um separador de sobrecarga. Um quadro de sobrecarga é transmitido quando o nó receptor requer tempo excessivo para processar os dados atuais antes de receber o próximo quadro, ou quando um nível dominante é detectado no campo de espaço entre quadros. A transmissão de um quadro de sobrecarga atrasa a transmissão dos quadros subsequentes para garantir que a comunicação no barramento não seja interrompida devido à sobrecarga.
V. Outros tipos de mensagens
Além dos quatro tipos básicos de mensagens mencionados acima, o protocolo de barramento CAN define vários outros tipos de mensagens especiais, como os tipos de mensagens Interframe Space e N_PCI (por exemplo, quadro único, quadro inicial, quadro contínuo, quadro de controle de fluxo, etc.). Esses tipos de mensagens são usados em cenários de comunicação específicos para atender a diferentes requisitos de comunicação.
Resumo
Os tipos de mensagens no barramento CAN incluem tipos básicos, como quadros de dados, quadros de controle remoto, quadros de erro e quadros de sobrecarga, bem como tipos especiais, como Interframe Space e tipos de mensagens N_PCI. Cada tipo de mensagem tem sua estrutura e finalidade específicas, formando coletivamente a base da comunicação do barramento CAN. Em aplicações práticas, a seleção do tipo de mensagem apropriado para transmissão de dados com base em requisitos de comunicação específicos garante uma comunicação confiável e eficiente.