CAN协议--- 总线仲裁机制

一、CAN总线的仲裁机制

        can总线只有一条，当多个ECU节点想同时发送数据时，就需要一种仲裁机制只允许一个ECU发送报文成功。

        结论：多个ECU节点同时发送报文，报文的id（标准数据帧的标识符）越小，优先级越高。 

        CAN总线的总线仲裁机制是一种非破坏性的仲裁机制， 既不会造成已发送数据的延迟，也不会破坏已发送数据的仲裁机制。

二、前置知识

        ECU发送报文（电平）的同时，也在读取总线上的电平。can报文的发送是依靠连接在总线上的CAN收发器。CAN收发器内部有两个端，一个是被标记为Tx的标记端，一个是被标记为Rx的接收端，它们同时进行工作，也就是说它们一边发一边接收。

        每一个节点通过它们的收发器时时刻刻监视着总线上的电平信号。

        假设当前总线有3个ECU节点，有任意一个节点发送了一个显性的低电平（硬件物理层讲就是接地）， 总线上由于开路接地就导致总线上是低电平，呈现出显性的状态。只有当总线上所有的节点都在发送高电平时，总线上才呈现出隐性的状态。

三、仲裁过程

        我们用三个节点A、B、C举例。

        假设A、B、C三个节点想同时发送报文，节点A、B、C发出的CAN报文标识符分别是0x67C、0x65A、0x65D，显然节点B的报文id最小。

        如下图：帧起始时，节点A想发送的是低电平，实际上总线上回读的信号也是显性的，两个信号一致。因此，节点A可以继续发送报文。

       如下图： ID的bit位5，节点A发出的是隐性电平1，节点A发出的高电平，但回读到的是低电平（因为被节点B、C拉低了）。因此，认为节点A仲裁失败。 一旦一个节点仲裁失败，就不会继续发送报文，转为只接收只接听的模式。

        而节点B、C发送的电平和回读的一致，因此可以继续发送报文。

         如下图：bit位为2时，节点C仲裁失败，节点B胜出可以继续发送完报文。

四、总结 

        仲裁看节点发送的电平是否和总线上对应的电平一致，一致就可以继续发送；否则仲裁失败，停止发送。这种仲裁机制的巧妙之处在于不需要额外地发出专门做裁决的报文，既不浪费时间，也不破坏报文数据。

        其中非常根本的一个底层机制是，一旦某一个节点发出显性电平，总线的电平就会呈现出显性的低电平0（这样发出高电平1的节点自然仲裁失败，因为id小的优先级高）。