CAN学习笔记（一）CAN入门
参考链接：https://blog.csdn.net/2301_77952570/article/details/131114941
CAN收发器的作用
- 发：将TTL电平转换为CAN专用电压的差分信号
- 收：将CAN的差分信号转换为TTL电平
高低电平的定义
- CAN_High - CAN_Low < 0.5V 时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"，即高电平。
- CAN_High - CAN_Low > 0.9V 时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"，即低电平。
显隐之间存在优先级的关系，显性的优先级高于隐性（常用于仲裁机制）
通信过程概述
CAN中并无地址的概念。少了像IIC中的SCL地址线、SPI中的片选信号线，简洁的物理层决定了 CAN 必然要配上一套更复杂的协议。
空闲状态
在CAN协议中，当总线上的上出现连续的11位隐性电平（两根线电压差小于0.5V），表示总线就处于空闲状态。
开始数据传输
报文：报文 = 帧 = 帧起始（开始位 + 地址 + 控制） + 原始数据 + 帧结束（CRC + 结束位）
每次发送数据前，节点都会监听总线的状态，如果总线状态为空闲时，它就会立即向总线上发送自己的帧。
帧分为5种
- 数据帧：用于节点向外传送数据
- 遥控帧：用于向远端节点请求数据
- 错误帧：用于向远端节点通知校验错误，请求重新发送上一个数据
- 过载帧：用于通知远端节点；本节点尚未做好接受准备
- 帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来
下面是CAN数据帧的标准格式
| 域段 | 域段名 | 位宽:bit | 描述 |
|---|---|---|---|
| 帧起始 | SOF（Start Of Frame） | 1 | 数据帧起始标志，固定为1bit显性（'b0） |
| 仲裁段 | Identify（ID） | 11 | 本数据帧的 ID 信息， ID 信息的作用： ① 如果同时有多个节点发送数据时，作为优先级依据（仲裁机制）； ② 目标节点通过 ID 信息来接受数据（验收滤波技术） |
| RTR | Remote Transmission Request BIT | 1 | RTR标识是否是远程帧（0，数据帧；1，远程帧），在数据帧里这一位为显性('b0) |
| IDE | Identifier Extension Bit | 1 | IDE用于区分标准格式与扩展格式，在标准格式中 IDE 位为显性（‘b0），在扩展格式里 IDE 位为隐性（’b1） |
| R0 | 保留位 | 1 | 1bit保留位，固定为1'b0 |
| DLC | data length | 4 | 由 4 位组成，MSB 先行（高位先行），它的二进制编码用于表示本报文中的数据段含有多少个字节， DLC 段表示的数字为0到8，若接收方接收到 9~15 的时候并不认为是错误 |
| 数据段 | data | 0~64 | 据帧的核心内容，它由 0~8 个字节(0 ~ 64位)组成，MSB 先行 |
| CRC段 | CRC | 15 | 段用于检查帧传输错误，发送方以一定的方法计算包括：帧起始、仲裁段、控制段、数据段； 接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较，如果不同则会向发送端反馈出错信息，重新发送； 计算和出错处理一般由 CAN 控制器硬件完成或由软件控制最大重发数。 |
| CRC界定符 | 1 | CRC 界定符（用于分隔的位），为隐性位(1'b1)，主要作用是把CRC 校验码与后面的 ACK 段间隔起来 | |
| ACK 槽 | ACK slot | 1 | 在 ACK 槽位中，发送端发送的为隐性位，而接收端则在这一位中发送显性位以示应答； 发送 ACK/返回 ACK这个过程使用到回读机制，即发送方先在 ACK 槽发送隐性位后，回读到的总线上的电平为显性0， 发送方才知道它发送成功了，不用重发 |
| ACK界定符 | 1 | 在 ACK 槽和帧结束之间由 ACK 界定符间隔开，为隐性位 | |
| 帧结束 | EOF | 7 | 由发送端发送 7 个隐性位表示结束 |
仲裁机制
用到了线与机制和回读机制（显性位的优先级高于隐性位）
位时序
每一位数据分为四段，最小的时间单位是Tq，一个位由8~25个Tq组成。
| 段名称 | 用途 | 时间范围 |
|---|---|---|
| 同步段（ SS ） | 用于同步边沿，如果跳变边沿不在同步段，则需要通过PBS补偿 | 1Tq |
| 传播时间段（ PTS ） | 用于补偿网络的物理延时时间 | 1~8Tq |
| 相位缓冲段1（ PBS1 ） | 补偿边沿阶段的误差，在重新同步的时候可以加长 | 1~8Tq |
| 相位缓冲段2（ PBS2 ） | 补偿边沿阶段的误差，在重新同步的时候可以缩短 | 2~8Tq |