CAN总线学习笔记（1、CAN总线定义）

CAN总线学习笔记（1、CAN总线定义）

江协科技CAN总线入门教程视频学习笔记

CAN特性

• 两根通信线（CAN_H\CAN_L）,两根线，无需工地

• 差分信号，抗干扰能力强

• 高速CAN（ISO11898）：125K-1Mbps，<40m

• 低速CAN（ISO11519）：10K-125Kbps，<1km

• 异步，无需时钟线，通信速率由设备各自约定

• 半双工，可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序

• 11/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级

• 可配置1-8字节有效载荷

• 可实现广播式和请求式两种传输方式

• 应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理等特性

CAN硬件电路

CAN电平标准

帧格式

帧类型	用途
数据帧	发送设备主动发送数据（广播式）
遥控帧	接收设备主动请求数据（请求式）
错误帧	某个设备检测出错误时，向其他设备通知错误
过载帧	接收设备通知其尚未做好接收准备
帧间隔	用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开

数据帧和遥控帧使用最多，其它3种帧做了解即可

数据帧

• 在ack槽时，可以有多个接收方同时拉开总线，因为一个报文可以被多个设备同时接收。

• SOF（start of frame）：帧起始。表示后面一段波形为传输的数据位

• ID（identify）：标识符，区分功能，同时决定优先级

• RTR（remote transmission request）:远程请求位，区分数据帧和遥控帧

• IDE（identifier Extension）：扩展标志位，区分标准格式和扩展格式

• SRR（substitute remote request）：替代RTR，协议升级时留下的无意义位

• r0/r1（reserve）：保留位，为后续协议升级留下空间

• DLC（data length code）：数据长度，指示数据段有几个字节

• Data：数据段的1-8个字节有效数据

• CRC（cyclic redundancy check）：循环冗余校验，校验数据是否正确

• ACK（acknowledgement）：应答位，判断数据有没有被接收方接收

• CRC/ACK界定符：为应答位前后发送方和接收方释放总线留下时间

• EOF（end of fram）：帧结束，表示数据位已经传输完毕
  

遥控帧

遥控帧无数据段，RTR为隐形电平1，其它部分与数据帧相同

仲裁

多设备同时发送时的规则

• 数据帧和遥控帧ID一样时，数据帧RTR位为显性电平0，所以数据帧的优先级高于遥控帧

• 数据帧的标准格式和扩展格式的高11位一样时，扩展帧的SRR为隐性电平1，所以标准格式的优先级高于扩展格式

• 标准遥控帧和扩展数据帧高11位一样时，标准遥控帧的IDE位为显性电平0，所以标准遥控帧的优先级高于扩展数据帧

先到先得

• 已有设备在操作总线发送数据帧/遥控帧，则其它设备不能再同时发送数据帧/遥控帧（可以发送错误帧/过载帧破坏当前数据）

• 只有在总线空闲时（连续检测到11个隐性电平），设备才能发送数据帧/遥控帧

非破坏性仲裁

• CAN总线根据ID进行非破坏性仲裁，ID号小的（优先级高）取到总线控制权，ID号大的（优先级低）仲裁失利后将转入接收状态，等待下一次总线空闲时再尝试发送。

• 线与特性：总线上任何一个设备发送显性电平0时，总线就会呈现显性电平0状态；只有总线上所有设备都发送隐性电平1时，总线才会呈现隐性电平1状态

• 回读机制：每个设备发出一个数据位后，都会读回总线当前的电平状态，以确定自己的电平被发送。

错误处理

错误类型

错误类型	错误的内容	错误的检测帧（段）	检测单元
位错误	比较输出电平和回读信号，当两电平不一样时产生此错误	数据帧（SOF-EOF） 遥控帧（SOF-EOF） 错误帧 过载帧	发送单元 接收单元
填充错误	连续检测到6位相同电平时产生此错误	数据帧（SOF-CRC） 遥控帧（SOF-CRC）	发送单元 接收单元
CRC错误	计算的CRC结果和接收到的CRC不一样时产生此错误	数据帧 遥控帧	接收单元
格式错误	再固定电平字段检测到相反电平时产生此错误	数据帧 遥控帧 错误界定符 过载界定符	接收单元
ACK错误	发送单元再ACK槽中检测出隐性电平，即没有接收发应答时产生此错误	数据帧（ACK槽） 遥控帧（ACK槽）	发送单元

错误状态

通过状态机切换设备错误状态

• 设备初始状态为主动错误状态

• 主动错误状态检测到错误时，发送主动错误状态帧，会破坏数据传输

• 当TEC或REC>127时，设备进入被动错误状态，此时检测到错误，发送被动错误，不会破坏数据传输，

• 当TEC>255时，设备进入总线关闭状态