CAN通信协议总结

协议层： 波特率与位同步：波特率自然不用多说，对于异步通信是必须设置的。位同步则是CAN协议的特点之一，CAN使用“位同步”的方式来抗干扰、吸收误差，实现对总线电平信号进行正确的采样，确保通讯正常。对于位同步时序需要了解的内容有，CAN通信中将一个位的传输时间进行了进一步的划分，主要包括四个部分：SS段、PTS段、PBS1段、PBS2段，分解后最小的时间单位是Tq，而一个完整的位由8~25个Tq 组成。这四个段各表示什么呢，SS段称为同步段，是一个位最开始的部分，当检测到总线上信号的跳变沿处于该段，则可表示节点与总线的时序是同步的。PTS段译为传播时间段，这个时间段是用于补偿网络的物理延时时间。PBS1段和PBS2段，译为相位缓冲段，主要用来补偿边沿阶段的误差。怎么补偿这里举个例子，对于SS段之前说过是用来检测总线上的信号跳变是否处于该段，若不处于该段则不同步，那么不同步怎么办呢，就通过PBS1或者PBS2段来进行补偿了，PBS1和PBS2段的区别就是一个可以增加时间，一个可以减少时间。若SS段滞后了 2个Tq， 那么就通过PBS2段来减少2个tq使得下次的数据获得同步。这种方式也叫作重新同步。一般CAN内部的寄存器会通过设置SJW的值来控制PBS1或者PBS2段增加或减少的最大Tq值。在约定好一个Tq的时间长度以及一个位需要多少个Tq后则可以确定总线的波特率了，然后再根据外设时钟来设置预分频系数。
报文结构及种类：起初对CAN通信的报文感到十分复杂，不明其原理，为什么要这样设计。看到火哥书里的一段话后恍然大悟：
在SPI 通讯中，片选、时钟信号、数据输入及数据输出这4 个信号都有单独的信号线，I2C 协议包含有时钟信号及数据信号2 条信号线，异步串口包含接收与发送2 条信号线，这些协议包含的信号都比CAN协议要丰富 ，它们能轻易进行数据同步或区分数据传输方向。而CAN 使用的是两条差分信号线，只能表达一个信号，简洁的物理层决定了CAN必然要配上一套更复杂的协议，如何用一个信号通道实现同样、甚至更强大的功能呢？ CAN协议给出的解决方案是对数据、操作命令(如读/写)以及同步信号进行打包，打包后的这些内容称为报文。确实，你虽然有两根线，但是只能发出一个信号，你怎么用这一个信号来表示你什么时候开始发数据，发送的是什么类型的数据，是数据啊还是命令啊还是报错啊。你发的数据是多长，你数据内容是什么，数据发的内容出没出现错误，数据什么时候发完了。这都是需要考虑的事情。
我们一个一个解决，从数据帧来解读报文的格式。目前学到的协议来看，不论是uart还是iic他们总线的空闲状态总是处于高电平，CAN通信也是如此，那么起始信号也就很好想了，即一个显性电平来吧总线拉低，表示开始发送数据，起始信号后紧跟着的是仲裁段，它的作用是什么呢，想象一下如果有两个节点同时发送数据，谁的数据优先级更高，这就需要进行仲裁了，仲裁后的优先级较高的节点数据可以发出，较低的节点则进入接收状态。仲裁的原理刚刚介绍过，是利用线与的特性，谁先出现显性电平把总线拉低谁的优先级就更高。一般用来仲裁的ID有两种格式，一个为标准格式ID，共11位，一种为扩展格式ID，共29位。而ID只是仲裁段的一部分，仲裁段还包括什么呢，想一想就知道了，既然分标准格式和扩展格式，那么就需要一个来表示是标准格式还是扩展格式的位称他为IDE位，此外还有RTR位，是用来区分这段报文是什么类型的，是数据帧啊还是遥控帧（请求发送数据的帧）。另外的SRR位只存在于扩展格式里，是用于代替标准格式中的RTR位。紧接着仲裁段的就是控制段了，最主要的位是DLC，用来表示这段报文里实际上要发送数据的长度，另外还有两个位r0，r1预留扩展的。紧接着控制段的是数据段用来存放数据，然后是CRC校验码，ACK段类似于IIC，再就是帧结束信号了，用7个隐性电平来表示发送结束。
对CAN通信的协议层和物理层有了了解之后，再就是硬件相关的一些东西了。以stm32f4系列的bxCAN为例：具有三个发送邮箱，两个三级深度的接收FIFO，还具有滤波器来筛选接收的报文ID，可配置自动重发等。STM32的有两组CAN控制器，其中CAN1是主设备，bxCAN的存储访问控制器”是由CAN1 控制的，CAN2无法直接访问存储区域，所以使用CAN2的时候必须使能CAN1外设的时钟。对于具体的功能在实际应用过程中只需要大致了解下即可。对于bxCAN主要有四种工作模式，分别为：正常模式，回环模式，静默模式，静默回环模式。四种工作模式的区分看图即可分辨。下面对CAN的HAL库做下简单介绍：
HAL库提供的接口函数有
HAL_CAN_Init（）用来初始化CAN的参数，
HAL_CAN_Start（）开启CAN
HAL_CAN_ActivateNotification（）用于CAN的FIFO消息挂起中断允许

HAL_CAN_ConfigFilter()： CAN滤波功能的相关配置
HAL_CAN_AddTxMessage()： 发消息 相当于原来的HAL_CAN_Transmit
HAL_CAN_GetRxMessage()： 收消息 相当于原来的HAL_CAN_Receive