CAN总线标准帧


CAN总线是一种串行数据通信协议,其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

CAN总线结构

CAN总线规范采用了ISO-OSI(Open System Interconnection Reference Model,开放式通信系统互联参考模型)的三层网络结构,有三种不同的器件与之相对应。

对应物理层的是收发器;

对应数据链路层的是CAN控制器;

应用层上主要是用户特殊的应用,对应的器件是微控制器。

CAN总线标准帧 

 

标准帧 11位标识符。

帧类型 数据帧、远程帧、错误帧和过载帧

  • 数据帧:数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输的大多是这个帧。

  • 远程帧:由总线单元发出,请求发送具有同一识别符的数据帧。数据帧(或远程帧)通过帧间空间与其他各帧分开。

  • 错误帧:任何单元一但检测到总线错误就发出错误帧。

  • 过载帧:过载帧用以在先行的和后续的数据帧(或远程帧)之间提供一附加的延时。 

帧以起始帧(SOF)位开始, SOF 为显性状态,允许所有节点的硬同步。SOF之后是仲裁字段,由12个位组成,分别为11个标识位和一个远程发送请求(Remote TransmissionRequest, RTR)位。RTR 位用于区分报文是数据帧

(RTR 位为显性状态)还是远程帧(RTR 位为隐性状态)。

仲裁字段之后是控制字段,由6 个位组成。控制字段的第一位为标识扩展(Identifier Extension,IDE)位,该位应是显性状态来指定标准帧。标识扩展位的下一位为零保留位(RB0),CAN 协议将其定义为显性位。控制

字段的其余4 位为数据长度码(Data Length Code,DLC),用来指定报文中包含的数据字节数(0 到8 字节)。

控制字段之后为数据字段,包含要发送的任何数据字节。数据字段长度由上述DLC 定义(0 到8 字节)。

数据字段之后为循环冗余校验(CRC)字段,用来检测报文传输错误。CRC 字段包含一个15 位的CRC 序列,之后是隐性的CRC 定界位。

最后一个字段是确认字段(ACK),由2 个位组成。在确认时隙(ACK Slot)位执行期间,发送节点发出一个隐性位。任何收到无错误帧的节点会发回一个显性位(无论该节点是否配置为接受该报文与否)来确认帧收到无误。确认字段以隐性确认定界符结束,该定界符可能不允许被改写为显性位。


 

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作者:杭州卿萃科技ALIFPGA

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### CAN总线标准与扩展的区别及应用 #### 结构概述 CAN(Controller Area Network)是一种广泛应用于汽车电子和工业控制中的串行通信协议。其核心特点之一是支持两种不同的格式——标准和扩展。这两种的主要区别在于标识符长度以及由此带来的地址空间差异。 - **标准**具有11位的标识符字段,而**扩展**则拥有29位的标识符字段[^1]。 这种设计使得扩展能够提供更大的唯一地址范围,适用于更复杂的网络环境。 #### 技术细节对比 | 特性 | 标准 (Standard Frame) | 扩展 (Extended Frame) | |-----------------|-------------------------------|----------------------------------| | 标识符长度 | 11位 | 29位 | | 数据域最大长度 | 同为8字节 | 同为8字节 | | CRC校验强度 | 较弱 | 更强 | | 实现复杂度 | 简单 | 复杂 | 由于扩展增加了额外的SRR、IDE 和 RTR标志位用于区分不同类型的报文,并且具备较长的ID编码能力,所以在硬件实现上会稍微增加一些成本和技术难度。 #### 应用场景分析 对于大多数传统车辆控制系统来说,采用标准已经足够满足需求;然而,在现代高级驾驶辅助系统(ADAS),或者需要多节点协调工作的大型分布式嵌入式项目里,则可能更加倾向于选择使用扩展来获得更好的灵活性和可寻址设备数量上的优势。 例如,在一个简单的发动机管理系统中可以仅依靠标准完成所有必要的信息交换工作;而在自动驾驶测试平台这样的场合下,考虑到传感器种类繁多及其各自独立的数据流管理要求,则更适合运用到带有更多选项参数配置可能性的扩展方案之中。 ```c++ // 示例代码展示如何初始化一个基于STM32F4系列MCU 的CAN控制器进入正常模式并设置过滤器接受特定ID的消息. void Init_CAN(void){ hcan.Instance = CANx; // 配置波特率等基本属性... /* 设置接收滤波器 */ if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan, &sFilterConfig) != HAL_OK){ Error_Handler(); } } ``` 以上片段展示了在一个实际工程案例当中针对某个具体型号微处理器进行基础设定操作的部分过程。通过合理调整这些软件层面定义好的规则集,工程师们可以根据实际情况灵活切换处理不同类型的数据包形式。
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