CAN总线协议

一、简介

CAN：

控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，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协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。 该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。 CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。

CAN FD：

CAN FD 是CAN with Flexible Data rate的缩写，翻译为【可变速率的 CAN】。 也可以简单的认为是传统CAN的升级版，其中要说明的是，只升级了协议，物理层没有改变。

（注：可变速不是所有字段，而是部分字段，从控制场中的BRS位到ACK场之前（含CRC分界符）为可变速率）

二、帧介绍

CAN：

SOF：　起始帧。

ID：　　11位或者29位的CAN ID。

RTR：　远程帧请求，远程帧为 0，表示是数据帧，否则是远程帧。远程帧表明接受该帧的节点即不主动发送数据，当他收到远程帧时，才开始发送数据，减少占用 CAN 的通信。

IDE：　 扩展帧标识位。

FDF：   是否是CAN FD。

DLC：   数据长度。

Data：   数据段。

CRC：   CRC校验。

DEL：　分隔符，无意义，为 1。

ACK：   当接收端接收到有效数据后，就会给发送端发送个低电平表示接收的数据是准确的。

DEL：　分隔符。

EOF：　结束字段。

ITM：　 帧间隔。

CAN FD：

BRS：   之后数据段传输是否变换速度，BRS 之前属于仲裁段，会以低速传输；BRS 开始到 CRC 分隔符为止，属于数据段，可以高速传输。CRC 分割符之后，由于需要 ACK 应答，因此又变为低速传输。

ESI：　 用来告知其余节点，发送方的错误状态。ESI=1，Tx Node处于被动错误状态；ESI=0，Tx Node处于主动错误状态

• 错误主动状态（Error Active）：节点能够正常发送和接收数据，并参与总线仲裁。在错误主动状态下，节点会发送错误帧来报告错误。
• 错误被动状态（Error Passive）：节点仍然能够发送和接收数据，但在检测到错误时不会发送错误帧，而是会在ACK槽中发送隐性位（1）来指示错误。

三、计算极限

计算一下1ms理论上能够发多少帧数据。

CAN

CAN按照500k/b的波特率算，那么发送1bit所用的时间为：(1/500k)s = 0.002ms。

CAN一帧数据共有11+1+1+1+4+64+15+1+1+1+7+3=110bit。

所以发送一帧数据需要110*0.002=0.22ms。

那么1ms可以发送 1/0.22 = 4.54帧 ≈ 4帧。

CAN FD

CAN按照500k/b，2M/b的波特率算，低速1bit时间为：0.002ms，高速1bit时间为：0.0005ms。

由于可变速不是所有字段，而是部分字段，从控制场中的BRS位到ACK场之前（含CRC分界符）为可变速率。

所以需要时间为：92*0.0005+28*0.002=0.102ms。

那么1ms可以发送 1/0.102 = 9.8帧 ≈ 9帧。

（但是这样计算的都是极限值，理想状态，由于受到硬件影响，调度影响，芯片负载等等，具体的带宽能有多大要看具体情况。）