אוטובוס ה-CAN (Controller Area Network) הוא פרוטוקול תקשורת טורית בשימוש נרחב, המתאים במיוחד למגזרי הרכב והאוטומציה התעשייתית. ניתן לסווג את סוגי ההודעות באפיק ה-CAN באופן נרחב כדלקמן, כאשר לכל סוג יש את המטרה והפורמט הספציפיים שלו.
I. מסגרת נתונים
מסגרת הנתונים היא סוג ההודעה הבסיסי ביותר באפיק ה-CAN ומשמשת להעברת נתונים בין צמתים. מסגרת נתונים מורכבת מקטעים מרובים, כולל תחילת המסגרת, שדה בוררות, שדה בקרה, שדה נתונים, שדה CRC, שדה ACK וסוף מסגרת.
1. התחלת מסגרת (SOF)
- הגדרה: קטע המציין את תחילתה של מסגרת נתונים, המורכב מסיבית פעילה אחת (לוגיקה 0).
- פונקציה: כאשר האוטובוס אינו פעיל, צומת המשדר שולח את התחלת המסגרת; צמתים קולטים אחרים מסתנכרנים לסיבית Start of Frame זו.
2. שדה בוררות
- הגדרה: קטע המציין את עדיפות המסגרת. בהתאם לאורכו של קוד הזיהוי של שדה הבוררות, מסגרות מסווגות כמסגרות סטנדרטיות (CAN 2.0A) ומסגרות מורחבות (CAN 2.0B).
- תוכן: שדה הבוררות של מסגרת בפורמט-סטנדרטי מורכב ממזהה (ID) של 11-סיביות וסיבית בקשה לשידור מרחוק (RTR); שדה הבוררות של מסגרת בפורמט מורחב מורכב ממזהה של 29 סיביות וסיבית RTR.
- פונקציה: משמש לקביעת סוג המסגרת המועברת (מסגרת נתונים או מסגרת שלט רחוק) ופורמט המסגרת (מסגרת רגילה או מסגרת מורחבת), כמו גם לקבוע את עדיפות המסגרת.
3. שדה בקרה
- הגדרה: שדה המציין את מספר הבתים בנתונים והסיביות השמורות.
- תוכן: כולל את קוד אורך הנתונים (DLC) ושני ביטים שמורים (r0, r1). ה-DLC מציין את מספר הבתים בשדה הנתונים, שיכול לנוע בין 0 ל-8 בתים.
- פונקציה: מודיע לצומת המקבל את אורך שדה הנתונים כך שניתן יהיה לקבל את הנתונים בצורה נכונה.
4. שדה נתונים
- הגדרה: תוכן הנתונים; ניתן להעביר 0 עד 8 בתים של נתונים.
- מטרה: להעביר את מידע הנתונים בפועל.
5. שדה CRC (שדה בדיקת יתירות מחזורית)
- הגדרה: שדה המשמש לבדיקת שגיאות שידור במסגרת, המורכב מרצף CRC ומפריד CRC.
- פונקציה: מבטיחה שלמות ודיוק נתונים באמצעות אימות CRC.
6. שדה ACK (שדה אישור)
- הגדרה: קטע המציין אישור קליטה מוצלחת, המורכב מחריץ ACK ומפריד ACK.
- פונקציה: כאשר המקלט מקבל בצורה נכונה הודעה חוקית, הוא שולח ביט חיובי למשדר במהלך חריץ ה-ACK כדי לאשר קבלה.
7. סוף מסגרת (EOF)
- הגדרה: קטע המציין את סוף מסגרת נתונים, המורכב מ-7 ביטים שליליים.
- פונקציה: מסמן את סוף מסגרת הנתונים.
II. מסגרת מרוחקת
מסגרת מרוחקת משמשת לבקשת שידור של מסגרת נתונים עם אותו זיהוי. כאשר צומת מקבל זקוק לנתונים מסוימים אך אין לו אותם, הוא שולח מסגרת מרוחקת כדי לבקש שהצומת המשדר ישלח את מסגרת הנתונים המתאימה. המבנה של מסגרת מרוחקת דומה לזה של מסגרת נתונים, אבל קטע הנתונים ריק, והסיבית RTR מוגדרת ל-1.
III. מסגרת שגיאה
מסגרת שגיאה מורכבת משני שדות: דגל השגיאה ומפריד השגיאה. כאשר צומת מקבל מזהה שגיאה בהודעה באפיק, הוא משדר אוטומטית "דגל שגיאה פעיל"; צמתים אחרים, לאחר זיהוי דגל השגיאה הפעיל, שולחים "דגל אישור שגיאה". השידור של מסגרת שגיאה קוטעת את תקשורת האוטובוס הנוכחית עד שהשגיאה נפתרה.
IV. מסגרת עומס יתר
מסגרת עומס יתר מורכבת מדגל עומס ומפריד עומס יתר. מסגרת עומס יתר משודרת כאשר הצומת המקבל דורש זמן מופרז לעיבוד הנתונים הנוכחיים לפני קבלת המסגרת הבאה, או כאשר מזוהה רמה דומיננטית בשדה המרחב הבין-פריים. שידור של מסגרת עומס יתר מעכב את שידור הפריימים הבאים כדי להבטיח שהתקשורת באוטובוס לא תופסק עקב עומס יתר.
V. סוגי הודעות אחרים
בנוסף לארבעת סוגי ההודעות הבסיסיים שהוזכרו לעיל, פרוטוקול ה-CAN bus מגדיר עוד כמה סוגי הודעות מיוחדות, כגון סוגי הודעות Interframe Space ו-N_PCI (למשל, מסגרת בודדת, מסגרת התחלה, מסגרת רציפה, מסגרת בקרת זרימה וכו'). סוגי הודעות אלה משמשים בתרחישי תקשורת ספציפיים כדי לעמוד בדרישות תקשורת שונות.
תַקצִיר
סוגי הודעות באפיק ה-CAN כוללים סוגים בסיסיים כגון מסגרות נתונים, מסגרות שלט רחוק, מסגרות שגיאה ומסגרות עומס יתר, כמו גם סוגים מיוחדים כגון מרחב אינטרפריים וסוגי הודעות N_PCI. לכל סוג הודעה יש את המבנה והמטרה הספציפיים שלו, המהווים ביחד את הבסיס לתקשורת אפיק CAN. ביישומים מעשיים, בחירת סוג ההודעה המתאים להעברת נתונים על בסיס דרישות תקשורת ספציפיות מבטיחה תקשורת אמינה ויעילה.