CAN通訊是一種多主總線異步通信協(xié)議，采用差分信號(hào)傳輸，具有高可靠性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、抗干擾能力好等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域，用于設(shè)備間數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確傳輸，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

CAN通訊是一種多主總線異步通信協(xié)議，采用差分信號(hào)傳輸，具有高可靠性、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、抗干擾能力好等特點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域，用于設(shè)備間數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確傳輸，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

一、CAN物理層

1、電氣特性

總線結(jié)構(gòu)物理特征（左：閉環(huán)；右：開環(huán)）：

?

CAN總線由兩根信號(hào)線組成，使用的是差分信號(hào)，是一種異步通訊CAN總線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有閉環(huán)和開環(huán)兩種，其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)分別在ISO11898（高速CAN標(biāo)準(zhǔn)）和ISO11519-2（低速CAN）中描述（對(duì)OSI七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化），兩種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比如下圖所示：

2、CAN的電平形式

CAN是差分通訊，總線電平分為顯性電平(Dominant Level)和隱形電平(Recessive Level)兩種，總線必須處于兩種電平之一，總線上執(zhí)行邏輯上的線與時(shí)，顯性電平為0，隱形電平為1

二、CAN總線幀格式

幀類型	用途
數(shù)據(jù)幀	發(fā)送設(shè)備主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)（廣播式）
遙控幀	接收設(shè)備主動(dòng)請(qǐng)求數(shù)據(jù)（請(qǐng)求式）
錯(cuò)誤幀	某個(gè)設(shè)備檢測(cè)出錯(cuò)誤時(shí)向其他設(shè)備通知錯(cuò)誤
過載幀	接收設(shè)備通知其尚未做好接收準(zhǔn)備
間隔幀	用于將數(shù)據(jù)幀及遙控幀與前面的幀分離開

1、數(shù)據(jù)幀

幀起始（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同）

• SOF（Start of Frame）：幀起始，一個(gè)顯性位，表示幀開始的段；

仲裁段（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式不同）

• ID（Identify）：
  • 仲裁段，區(qū)分功能，同時(shí)決定優(yōu)先級(jí)；
  • 標(biāo)準(zhǔn)CAN有11位ID（ID28-ID18），擴(kuò)展格式ID包含基本ID（ID28-ID18）和擴(kuò)展ID（ID17-ID0）；
  • 禁止高7為ID全為1（隱形）；
• （標(biāo)準(zhǔn)ID）RTR（Remote Transmission Request ）：遠(yuǎn)程請(qǐng)求位，區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀和遙控幀；
• （擴(kuò)展ID）IDE（Identifier Extension）：擴(kuò)展標(biāo)志位，區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式；
• （擴(kuò)展ID）SRR（Substitute Remote Request）：替代RTR，協(xié)議升級(jí)時(shí)留下的無意義位；

控制段（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式不同）

• r0/r1（Reserve）：保留位，為后續(xù)協(xié)議升級(jí)留下空間；
• DLC（Data Length Code）：數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，指示數(shù)據(jù)段有幾個(gè)字節(jié)；
• （標(biāo)準(zhǔn)ID）IDE（Identifier Extension）：擴(kuò)展標(biāo)志位，區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式；

數(shù)據(jù)段（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同）

• Data：數(shù)據(jù)段，0~8個(gè)字節(jié)；

CRC段（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同）

• CRC（Cyclic Redundancy Check）：15位循環(huán)冗余校驗(yàn)，校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確；
• CRC界定符：1隱性位

ACK段（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同）

• ACK（ACK Slot）：應(yīng)答槽位，發(fā)送方發(fā)送1（隱形），接收方回應(yīng)0（顯性），判斷數(shù)據(jù)有沒有被接收方接收；
• ACK界定符：1隱性位

幀結(jié)束（標(biāo)準(zhǔn)/擴(kuò)展格式相同）

• EOF（End of Frame ）：幀結(jié)束，7位隱形位，表示數(shù)據(jù)位已經(jīng)傳輸完畢；

2、遙控幀

遙控幀無數(shù)據(jù)段，RTR為隱性電平1，其他部分與數(shù)據(jù)幀相同

3、錯(cuò)誤幀

總線上所有設(shè)備都會(huì)監(jiān)督總線的數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)“位錯(cuò)誤”或“填充錯(cuò)誤”或“CRC錯(cuò)誤”或“格式錯(cuò)誤”或“應(yīng)答錯(cuò)誤” ，這些設(shè)備便會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤幀來破壞數(shù)據(jù)，同時(shí)終止當(dāng)前的發(fā)送設(shè)備。

4、過載幀

當(dāng)接收方收到大量數(shù)據(jù)而無法處理時(shí)，其可以發(fā)出過載幀，延緩發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送，以平衡總線負(fù)載，避免數(shù)據(jù)丟失。

5、幀間隔

將數(shù)據(jù)幀和遙控幀與前面的幀分離開

四、位時(shí)序

由發(fā)送單元在非同步的情況下發(fā)送的每秒鐘的位數(shù)稱為位速率。一個(gè)位可分為4段，它們都由Time Quantum(Tq)的最小時(shí)間的那位組成。

• 同步段（SS）
• 傳播時(shí)間段（PTS）
• 相位緩沖段1（PBS1）
• 相位緩沖段2（PBS2）

1 位分為 4 個(gè)段，每個(gè)段又由若干個(gè) Tq 構(gòu)成，這稱為位時(shí)序。

其中采樣點(diǎn)位于PBS1結(jié)束后

段及其作用如下圖所示：

五、波特率的計(jì)算

其中每一個(gè)段的時(shí)間由Tq組成，Tq = 1/CAN時(shí)鐘頻率；

六、位填充

位填充是為防止突發(fā)錯(cuò)誤而設(shè)定的功能。當(dāng)同樣的電平持續(xù)5位時(shí)則添加一個(gè)位的反型數(shù)據(jù)。如下圖所示：

1、發(fā)送單元的工作

在發(fā)送數(shù)據(jù)幀和遙控幀時(shí)，SOF～CRC段間的數(shù)據(jù)，相同電平如果持續(xù)5位，在下一個(gè)位（第6個(gè)位）則
要插入1位與前5位反型的電平。

2、接收單元的工作

在接收數(shù)據(jù)幀和遙控幀時(shí)，SOF～CRC段間的數(shù)據(jù)，相同電平如果持續(xù)5位，需要?jiǎng)h除下一個(gè)位（第6個(gè)
位）再接收。如果這個(gè)第6個(gè)位的電平與前5位相同，將被視為錯(cuò)誤并發(fā)送錯(cuò)誤幀。

七、附錄

1、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼和字節(jié)關(guān)系