嵌入式基础知识：以太网和CAN接口

以太网接口相信大家都听得比较多，相较其他接口也了解的更多。自然在生活中的应用也较为常见，CAN可能就没有那么常见了，下面就这两大接口做个详细介绍。》》》点击阅读：嵌入式23大接口技术汇总

17、以太网接口

最常用的以太网协议是IEEE802.3标准。

传输编码：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。

A、曼彻斯特编码：每位中间有一个电平跳变，从高到底的跳变表示“0”，从低到高的跳变表示为“1”。

B、差分曼彻斯特编码：每位中间有一个电平跳变，利用每个码元开始时有无跳变来表示“0”或“1”，有跳变为“0”，无跳变为“1”。

相比之下，曼彻斯特编码编码简单，差分曼彻斯特编码提供更好的噪声抑制性能。

以太网数据传输特点：

A、所有数据位的传输由低位开始，传输的位流时用曼彻斯特编码。

B、以太网是基于冲突检测的总线复用方法，由硬件自动执行。

C、传输的数据长度，目的地址DA+源地址SA+类型字段TYPE+数据段DATA+填充位PAD，最小为60B，最大为1514B。

D、通常以太网卡可以接收3种地址的数据：广播地址、多播地址、自己的地址。

E、任何两个网卡的物理地址都不一样，是世界上，网卡地址由专门机构分配。

嵌入式以太网接口有两种实现方法：

A、嵌入式处理器+网卡芯片(例如：RTL8019AS、CS8900等)

B、带有以太网接口的处理器。

TCP/IP是一个分层协议，分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。每层实现一个明确的功能，对应一个或几个传输协议，每层相对于它的下层都作为一个独立的数据包来实现。每层上的协议如下：

A、应用层：BSD套接字。

B、传输层：TCP、UDP。

C、网络层：IP、ARP、ICMP、IGMP

D、数据链路层：IEEE802.3 Ethernet MAC

E、物理层：二进制比特流。

ARP(地址解析协议)

A、网络层用32位的地址来标识不同的主机(即IP地址)，而链路层使用48位的物理地址(MAC)来标识不同的以太网或令牌网接口。

B、ARP功能：实现从IP地址到对应物理地址的转换。

ICMP(网络控制报文协议)

A、IP层用它来与其他主机或路由器交换错误报文和其他重要控制信息。

B、ICMP报文是在IP数据包内被传输的。

C、网络诊断工具ping和traceroute其实就是ICMP协议。

IP(网际协议)

A、IP工作在网络层，是TCP/IP协议族中最为核心的协议。

B、所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP数据都以IP数据包格式传输。

C、TTL(生存时间字段)：指定了IP数据包的生存时间(数据包可以经过的路由器数)。

D、IP提供不可靠、无连接的数据包传送服务，高效、灵活。a、不可靠：它不能保证数据包能成功到达目的地，任何要求的可靠性必须由上层来提供(如TCP)。如果发生某种错误，IP有一个简单的错误处理算法--丢弃该数据包，然后发送ICMP消息报给信源端。b、无连接：IP不维护任何关于后续数据包的状态信息。每个数据包的处理都是相互独立的。IP数据包可以不按顺序接收，

(10)TCP(传输控制协议)

TCP协议是一个面向连接的可靠的传输层协议，它为两台主机提供高可靠性的端到端数据通信。

(11)UDP(用户数据包协议)

UDP协议是一种无连接不可靠的传输层协议，它不保证数据包能到达目的地，可靠性有应用层来提供。UDP协议开销少，和TCP相比更适合于应用在低端的嵌入式领域中。

(12)端口：TCP和UDP采用16位端口号来识别上层的用户，即应用层协议，例如FTP服务的TCP端口号都是21，Telnet服务的TCP端口号都是23，TFTP服务的UDP端口号都是69。

18、CAN总线接口

CAN(Control Area Network，控制器局域网)总线是一种多主方式的串行通信总线，是国际上应用最广泛的现场总线之一，最初被用于汽车环境中的电子控制网络。一个CAN总线构成的单一网络中，理想情况下可以挂接任意多个节点，实际应用中节点数据受网络硬件的电气特性所限制。

总线信号使用差分电压传送。两条信号线被称为CAN_H和CAN_L，静态是均为2.5V左右，此时状态表示逻辑1，也可以叫做“隐性”。用CAN_H比CAN_L高表示逻辑0，称为“显性”，此时，通常电压值为CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。

当“显性”和“隐性”位同时发送的时候，最后总线数值将为“显性”这种特性为CAN总线的仲裁奠定了基础。

CAN总线的一个位时间可以分成4个部分：同步段、传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2。

CAN总线的数据帧有两种格式：标准格式和扩展格式。包括：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、ACK场和帧结束。

CAN总线硬件接口包括：CAN总线控制器和CAN收发器。CAN控制器主要完成时序逻辑转换等工作，例如菲利普的SJA1000。CAN收发器是CAN总线的物理层芯片，实现TTL电平到CAN总线电平特性的转换，例如TJA1050。

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