【总线】CAN总线

本文转载自查看原文 2020-09-01 14:46 585 硬件/通讯/其他概念

1、概述

在工业和汽车上用的比较多一种通信总线技术。汽车上很多电气部分，通过两根线连接，按照CAN通信的标准读写数据。各个部分遵循同样的协议，每部分对应不同的ID号，以相同的波特率收发数据。每帧数据包含0-8字节及ID及CRC校验码等，通信速度快，距离远，且可靠性高。（SCI通信一次仅1字节，速度也不够高，采用奇偶校验码检测概率低，只适合可速度要求不高的短距离通信。

2、帧类别

数据帧，遥控帧，过载帧，错误帧，间隔帧

3、数据帧详述

构成：帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC、ACK、帧结束

（1）帧起始(SOF)：帧起始(SOF)标志着数据帧和远程帧的起始，标准帧和扩展帧都是由1个位的显性电平表示帧起始

（2）仲裁域由标识符和RTR位组成，标准帧格式与扩展帧格式的仲裁域格式不同。
标准格式里，仲裁域由1l位标识符和RTR位组成。标识符位有ID28～ID18。
扩展帧格式里，仲裁域包括29位标识符、SRR位、IDE(Identifier Extension，标志符扩展)位、RTR位。其标识符有ID28～ID0。

为了区别标准帧格式和扩展帧格式，CAN1.0～1.2版本协议的保留位r1现表示为IDE位。
IDE位为显性，表示数据帧为标准格式；
IDE位为隐性，表示数据帧为扩展帧格式。

在扩展帧中，替代远程请求(Substitute Remote Request，SRR)位为隐性 1。

仲裁域传输顺序为从最高位到最低位，其中最高7位不能全为零。

RTR的全称为“远程发送请求(Remote TransmissionRequest)”。
RTR位在数据帧里必须为“显性 0”，而在远程帧里必须为“隐性 1”。它是区别数据帧和远程帧的标志。

（3）控制段：表示数据的字节数及保留位的段，由6个位构成，表示数据段的字节数。
标准帧：IDE，r0，DLC（数据长度码。0~8，表示发送/接收的数据长度（字节））
扩展帧：r1，r0，DLC

（4）数据段：数据的内容，一帧可发送0~8个字节的数据

CRC段：检查帧的传输错误的段，由15个位的CRC顺序和1个位的CRC界定符（用于分隔的位）组成

ACK段：表示确认正常接收的段，由ACK槽(ACK Slot)和ACK界定符2个位组成

正常消息是指：不含填充错误、格式错误、CRC 错误的消息

（5）帧结束：表示数据帧结束的段

两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（优先级最高）的单元可继续发送消息

根据CAN_L和CAN_H上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一

具有错误检测、错误通知和错误恢复功能所有单元都可以检测错误，检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元

在总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。
多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送。
即逐位地对比各个结点发出的报文ID。
由于线与的关系，显示位“0”可以覆盖隐性位“1”，因此ID最小的节点赢得仲裁，总线上表现为该结点的报文，其他结点失去仲裁，退出发送，转为接收状态。
标准格式ID与具有相同ID的远程帧或者扩展格式的数据帧在总线上竞争时，标准格式的RTR位为显性位的具有优先权，可继续发送。

无损仲裁方式：就是当两个或者以上的不同ID节点“同时”向总线发送数据时候，优先级最高的就能直接发送。