Канальный уровень
В соответствии со стандартом канальный уровень CAN состоит из двух подуровней: LLC и MAC (см. таблицуТаблица 2 .1). Ниже описаны только главные идеи, положенные в основу их функционирования.
Адресация и доступ к шине
В CAN сети ни один из узлов не имеет адреса. Вместо этого сообщения посылаются "всем", но содержат идентификатор, который описывает смысл посылаемых данных. В соответствии с этим смыслом любой узел сети может принять это сообщение, если оно необходимо устройству для функционирования. Сообщение принимается узлом, если его идентификатор проходит через фильтр сообщений, имеющийся в каждом узле.
В CAN сети гарантируется, что сообщение будет принято любым из узлов в одно и то же время или не будет принято ни одним из них. Это достигается благодаря широковещательной передаче и использованным методом подтверждения приема сообщений.
Когда сеть свободна, любой узел может начать передачу сообщения. Но каждое сообщение имеет свой приоритет при получении доступа к шине. Поэтому передачу может осуществить только одно устройство - то, которое содержит сообщение с наивысшим приоритетом.
Борьба за доступ к шине происходит следующим образом. Если два или более устройств обнаружили, что линия свободна и начали передачу сообщений одновременно, то возникший конфликт разрешается путем побитного сравнения идентификатора передаваемого сообщения с состоянием линии. В процессе арбитража (урегулирования конфликта) каждое устройство сравнивает логический уровень передаваемого бита с логическим уровнем на шине. Если эти уровни одинаковы, устройства продолжают передавать следующий бит идентификатора. Если приемник устройства показывает, что на шине доминантный уровень, а передатчик в это же время передает рецессивный уровень, то устройство сразу прекращает передачу данного сообщения. Такой механизм арбитража гарантирует, что ни информация, ни время не будут потеряны.
Достоверность передачи
Для достижения максимальной надежности (достоверности) передачи данных протокол предусматривает специальные методы обнаружения ошибок, сигнализации об ошибках и самоконтроля, которые воплощены в каждом узле сети.
Для обнаружения ошибок приняты следующие меры:
передатчик сравнивает каждый бит на шине с переданным битом для подтверждения правильности передачи на уровне битов;
выполняется контроль циклическим избыточным кодом (CRC - Cyclic Redundancy Check);
используется бит-стаффинг (см. выше);
используется проверка каждого переданного фрейма.
Механизм обнаружения ошибок характеризуется такими свойствами:
обнаруживаются все глобальные ошибки;
обнаруживаются все ошибки, вносимые передатчиком;
в сообщении обнаруживаются до 5 случайно распределенных ошибок;
в сообщениях обнаруживается пакет следующих друг за другом ошибок длиной до 15 бит;
обнаруживаются ошибки четности.
Вероятность
наличия в сообщении необнаруженных
ошибок составляет менее
.
Сообщения с обнаруженными ошибками помечаются флагом в том узле, где они были обнаружены. Такие сообщения отклоняются и автоматически передаются повторно. Время от момента обнаружения ошибки до начала повторной передачи равно длительности 31-го бита, если не возникают новые ошибки.
CAN способен различать сбои и отказы. Если произошел отказ, то отказавшее устройство отключается от сети.
Все приемники сети проверяют целостность (непротиворечивость) полученных сообщений, подтверждают (квитируют) целостные сообщения и помечают флагом противоречивые сообщения.