CAN总线协议详解( 二 ) _CAN总线

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图2 c
报文传输
帧类型
CAN总线在报文传输中，可传输以下4种不同类型的帧报文：
数据帧：数据帧装载的是发送数据，它将数据从发送节点传输到接收节点；
远程帧：远程帧请求具有相同标识符（CANID）的数据帧的发送，实际很少使用；
错误帧：任何节点检测到总线错误时都可以发送错误帧。由于总线错误帧没有CANID，所以当检测到错误帧时，只知道有错误，但无法定位该错误帧是哪个模块发送的；
过载帧：过载帧用于在先行的和后续的数据帧之间提供附加的延时。
帧格式
在CAN2.0B规范中，数据帧和远程帧有两种帧格式，其区别主要在于标识符（即CANID）的长度：具有11位标识符的称为标准帧，而具有29位的帧称为扩展帧，如下图3所示。数据帧和远程帧都可以使用标准帧或远程帧格式。帧与帧之间是通过帧间隔进行分开。
数据帧格式
数据帧由7部分组成：帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段、帧结束。

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图3
帧起始
长度为1位，帧起始（SOF）表示数据帧的起始，由一个单独的显性位组成。CAN节点发送数据的原则是先监听后发送，即如果CAN节点需要发送数据，先监听总线是否空闲，如果总线空闲，则往总线发送帧起始（SOF），获得发送权，否则一直等待直到总线空闲才发送帧起始（SOF）。
仲裁段
标准帧和扩展帧的仲裁段不同，长度分别是12bit和32bit 。如上图3所示，在标准帧格式中，仲裁段由11位标识符（CANID）和远程发送请求位(RTR)组成。在扩展帧中，仲裁段由29位标识符（CANID）、代替远程请求位（SRR）、扩展位（IDE）、远程发送请求位（RTR）组成。扩展帧标识符由11位基本ID和18位扩展ID组成。在标准帧中，远程发送请求位（RTR）和IDE固定位0 。而扩展帧中，代替远程请求位（SRR）和IDE固定为1, 远程发送请求位（RTR）固定位0 。
标识符（CANID）：用于区分发送数据内容，比如我们定义ID 234发送某传感器采集到的温度值，ID 235发送某传感器采集到的电流值。对于发送节点来讲，当它需要发送温度数据值，只需要将温度值装入ID为234的报文，需要发送电流数据时，只需要将采集到的电流数据装入ID为235的报文。对报文接收节点来讲，一旦收到ID为234时，就知道里面装载的是温度值，一收到ID为235时，就知道里面装载的是电流值。
代替远程请求位（SRR）：SRR是一个隐性位。在扩展帧中11位标识符的下一位是SRR位，而在标准帧中11位标识符的下一位是RTR位，因此SRR称作代替远程请求位。当标准帧和扩展帧冲突时，并且扩展帧的基本标识符与标准帧的标识符相同时，标准帧优先级高于扩展帧。
标识符扩展位（IDE）：表示该报文为标准格式或扩展格式。为显性时，表示为标准帧，为隐性时，表示为扩展帧。
注：如前所述，CAN模块采用先监听后发送的原则，即如果CAN模块需要发送数据时，先监听总线，如果发现总线空闲，则开始发送报文。如果网络上两个CAN模块刚好同时需要发送报文，他们同时检测到总线空闲。且同时发送帧起始（SOF）。那么CANID小的模块发送优先级高，抢占发送权。
控制段
控制段表示数据段的数据段的长度，由保留位和数据长度码共6bit组成，如下图3所示。发送数据段的长度是可变的，具体长度由控制段决定。长度位0-8字节。DLC编码和数据段长度对应关系如下表所示。

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表1
保留位：在标准格式由R1(显性)和R0（隐形）组成。
CRC段
包括CRC序列(15bit)和CRC界定符（1位,固定为隐性），图下图3所示。
CRC序列：该序列是对帧起始、帧仲裁段、控制段、数据段的进行CRC计算。
CRC界定符：CRC界定符是一个位隐性位。
ACK段
ACK段包含2bit，包括应答位和应答界定符。
在ACK段，发送节点发送两个隐性位。当接收节点正确接收到有效报文后，接收模块就会在ACK段的第一位发送隐性位来告知发送模块数据被正常接收了。应答界定符固定为高电平。
帧结束（EOF）：
帧结束由7个隐性位组成，每个数据帧和远程帧都必须包含完整的帧结束分。
标准数据帧的长度
因此一帧报文最大长度为：1(SOF)+11(ID)+1（RTR）+6(控制段)+64（数据段）+15（CRC）+1(CRC界定符)+2(ACK)+7(EOF)+3（帧间隔）=111位。在不考虑位填充的情况下，一帧8个字节的标准帧，需要占用111位。