CAN基础知识笔记

CAN总线协议（Controller Area Network），控制器局域网总线，是德国BOSCH（博世）公司研发的一种串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。

CAN通讯是异步通讯，没有时钟信号线来保持信号接收同步，是半双工通信，无法同时发送与接收，在同一时刻，只能有一个节点发送数据，其余节点都只能接收数据。它有CAN_HIGH与CAN_LOW两条信号线组成。

闭环总线网络

ISO11898标准，闭环、短距离、高速、最高速度可达1Mbps,最长距离40m。

开环总线网络

ISO11519-2标准，开环、传输距离远、最高速度125Kbps，最远距离1km。

CAN总线信号----差分信号

CAN总线上信号表现为电压形式，通过CAN_H和CAN_L线上的电位差来表示CAN信号。

显性电平比隐形电平优先级要高（逻辑0比逻辑1优先级高）

ISO11898（高速）CAN的差分信号            

 不同标准的CAN信号差

CAN协议的波特率与位同步

由于CAN通讯协议并没有时钟信号线，所以各个节点之间要约定好特定的波特率进行通讯，特别的时候我们还需要使用位同步。

位时序：

位时序就是一个数据位的时序，位时序的大小=1/波特率

位时序分解图

波特率的计算：

CAN协议帧

CAN有5中协议帧类型，分别是数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、间隔帧。

数据帧分为标准帧和扩展帧，下图是数据帧的类型及结构：

帧起始：有单个显性位组成，总线空闲时，发送节点发送起始帧，其他接收节点同步于该帧起始位。

帧结束：由7个连续的隐性位组成。

仲裁段：

　　CAN-bus没有规定节点的优先级，但通过仲裁段 帧ID规定了数据帧的优先级。根据CAN2.0标准版本不同，帧ID分为11位和29位两种。标准ID为11位，扩展ID为29位。

　　标准ID的仲裁段由 11位ID + 1位RTR组成。RTR是远程帧发送标识位，RTR为显性表示此帧为数据帧，为隐性表示此帧为远程帧。

　　扩展ID的冲裁段由 11位ID + 1位SRR + 1位IDE + 18位ID + 1位RTR 组成。SRR是远程帧请求位。IDE是标识符扩展位，IDE为显性表示该帧为标准数据帧，为隐性表示该帧为扩展数据帧。

　　仲裁方式：

　　　　假设节点A、B、C都发送都发送了标准数据帧，他们竞争总线的过程如下图所示：

 仲裁机制

　　　　从该过程得出结论：帧ID值越小，优先级越高。

控制段：

　　控制段共6位。

　　标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成。

　　扩展帧控制段则由保留位r1、r0和DLC组成。保留位用隐性电平填充。

数据段：

　　一个数据帧传输的数据量为0-8个字节。传输时MSB先传输。

CRC段：

　　由CRC校验值+1位CRC界定符组成。CAN-bus使用CRC校验进行数据检错，CRC校验值存放于CRC段。一般情况下，CRC校验由CAN控制器的硬件完成，不需要由mcu的软件代码实现。

ACK段：

　　由ACK值+1位ACK界定符组成。当一个 接收节点 接收的帧起始到CRC段之间的内容没发生错误时，它将在ACK段发送一个显性电平。（所以数据帧里的ACK 是接收节点的）