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由於Socket CAN涉及到CAN總線協議、套接字、Linux網絡設備驅動等。因此，為了能夠全面地了解Socket CAN的原理。我們需要了解以下幾個方面的知識點：
（1）CAN總線協議；
（2）Socket原理；
（3）Linux網絡設備驅動；
當熟悉以下三個方面的知識點后，我們再去分析基於Linux的Socket CAN的驅動。這樣的話理解起來更加容易、易懂。
（4）Socket CAN的驅動；
一、CAN總線協議
由於CAN總線協議的內容太多，作為博文來說，不適宜很詳細的講解。需要深入了解的朋友們可以Google一下。以下只是作些簡要的說明。
CAN是ControllerArea Network（控制器局域網）的縮寫。CAN通信協議在1986年由德國電氣商博世公司所開發，主要面向汽車的通信系統。現已是ISO國際標准化的串行通信協議。根據不同的距離、不同的網絡，可配置不同的速度，最高速度為1MBit/s。
CAN被細分為三個層次：
（1）CAN對象層（the object layer）；
（2）CAN傳輸層（the transfer layer）；
（3）CAN物理層（the phyical layer）；
對象層和傳輸層包括所有由ISO/OSI模型定義的數據鏈路層的服務和功能。
對象層的作用范圍包括：
（1）查找被發送的報文。
（2）確定由實際要使用的傳輸層接收哪一個報文。（即選擇報文對象）
（3）為應用層相關硬件提供接口。
傳輸層的作用主要：
（1）傳送規則，也就是控制幀結構、執行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。
（2）總線上什么時候開始發送新報文及什么時候開始接收報文，均在傳輸層里確定。
（3）位定時的一些普通功能也可以看作是傳輸層的一部分。
（4）傳輸層的修改是受到限制的。
物理層的作用：
在不同節點之間根據所有的電氣屬性進行位信息的實際傳輸。當然，同一網絡內，物理層對於所有的節點必須是相同的。盡管如此，在選擇物理層方面還是很自由的。
圖1 CAN協議所對應的ISO模型
CAN具有以下的屬性：
（1）報文（Messages）：簡單來說就是具有固定格式的數據包。
（2）信息路由（Information Routing）：即，報文尋找結點的方式。
（3）位速率（Bit rate）：數據位的傳輸速度。
（4）優先權（Priorities）：即報文發送的優先權。
（5）遠程數據請求（Remote Data Request）：通過發送遠程幀，需要數據的節點可以請求另一節點發送相應的數據幀。
（6）多主機（Multimaster）：總線空閑時，任何結點都可以開始傳送報文。
（7）仲裁（Arbitration）：當2個及以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。仲裁是確定哪個單元的具有發送優先權。
（8）安全性（Safety）：CAN的每一個節點均采取了強有力的措施以進行錯誤檢測、錯誤標定及錯誤自檢。
（9）錯誤檢測（Error Detection）：包括監視、循環冗余檢查、位填充、報文格式檢查。
（10）錯誤檢測的執行（Performance of Error Detection）
（11）錯誤標定和恢復時間（Error Sinalling and Recovery Time）：任何檢測到錯誤的結點會標志出已損壞的報文。此報文會失效並將自動地開始重新傳送。如果不再出現新的錯誤，從檢測到錯誤到下一報文的傳送開始為止，恢復時間最多為29個位的時間。
（12）故障界定（Fault Confinement）：CAN結點能夠把永久故障和短暫擾動區分開來。永久故障的結點會被關閉。
（13）連接（Connections）：CAN串行通訊鏈路是可以連接許多結點的總線。理論上，可連接無數多的結點。但由於實際上受延遲時間或者總線線路上電氣負載的影響，連接結點的數量是有限的。
（14）單通道（Single Channel）：總線是由單一進行雙向位信號傳送的通道組成。
（15）總線值（Bus value）：總線可以具有兩種互補的邏輯值之一：“顯性”（可表示為邏輯0）或“隱性”（可表示為邏輯1）。
（16）應答（Acknowledgment）：所有的接收器檢查報文的連貫性。對於連貫的報文，接收器應答；對於不連貫的報文，接收器作出標志。
（17） 睡眠模式／喚醒（Sleep Mode / Wake-up）：為了減少系統電源的功率消耗，可以將CAN器件設為睡眠模式以便停止內部活動及斷開與總線驅動器的連接。CAN器件可由總線激活，或系統內部狀態而被喚醒。
1、CAN總線的報文格式
CAN傳輸的報文，可分為五種類型：
（1）數據幀：用於發送結點向接收結點傳送數據的幀。
（2）遠程幀：總線結點發出遠程幀，請求發送具有同一識別符的數據幀。
（3）錯誤幀：任何結點檢測到一總線錯誤就發出錯誤幀。
（4）過載幀：過載幀用以在先行的和后續的數據幀（或遠程幀）之間提供一附加的延時。
（5）幀間隔：用於將數據幀及遠程幀與前面的幀分離開來的幀。
數據幀由7個不同的位場組成：
| 幀起始 | 仲裁場 | 控制場 | 數據場 | CRC場 | ACK場 | 幀結束 |
數據幀有標准格式和和遠程格式，以下是其格式表示：
圖2 數據幀格式
遠程幀由6個不同的位場組成：
| 幀起始 | 仲裁場 | 控制場 | CRC場 | ACK場 | 幀結束 |
遠程幀沒有數據幀的數據場，以下是其格式表示：
圖3 遠程幀格式
錯誤幀用於在接收和發送消息時檢測出錯誤，通知錯誤的幀。錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定符構成。
錯誤標志包括主動錯誤標志和被動錯誤標志兩種。
主動錯誤標志：6個位的顯性位，處於主動錯誤狀態的單元檢測出錯誤時輸出的錯誤標志。
被動錯誤標志：6個位的隱性位，處於被動錯誤狀態的單元檢測出錯誤時輸出的錯誤標志。
錯誤界定符由8個位的隱性位構成。
錯誤幀格式如下表示：
圖4 錯誤幀格式
過載幀是用於接收單元通知其尚未完成接收准備的幀。過載幀由過載標志和過載界定符構成。過載幀格式如下表示：
圖5 過載幀格式
幀間隔是用於分隔數據幀和遠程幀的幀。數據幀和遠程幀可通過插入幀間隔將本幀與前面的任何幀（數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀）分開。過載幀和錯誤幀前不能插入幀間隔。幀間隔如下圖所示：
圖6 幀間隔格式
2、CAN總線的仲裁方式
在總線空閑態，最先開始發送消息的單元獲得發送權。多個單元同時開始發送時，各發送單元從仲裁段的第一位開始進行仲裁。連續輸出顯性電平最多的單元可繼續發送。即逐位地對比各個結點發出的報文ID。由於線與的關系，顯示位“0”可以覆蓋隱性位“1”，因此ID最小的節點贏得仲裁，總線上表現為該結點的報文，其他結點失去仲裁，退出發送，轉為接收狀態。
標准格式ID與具有相同ID的遠程幀或者擴展格式的數據幀在總線上競爭時，標准格式的RTR位為顯性位的具有優先權，可繼續發送。
圖7 仲裁方式
3、位填充（BitStuffing）
位填充是為了防止突發錯誤而設定的功能。位填充的規則如下：
（1）5位連續相同電平之后，必須填充一位反向位，即不允許有6個連續相同位；
（2）SOF之前為總線空閑狀態，不需要同步，因此不需要位填充；
（3）CRC之后為固定格式，不允許填充；
（4）由CAN控制器自動實現；
4、CAN的錯誤處理
CAN控制器檢測錯誤共有以下5種：
（1）位填充錯誤；
在使用位填充的幀場內，結點如果檢測到6個連續相同的位值，則產生位填充錯誤，在下一位開始時，該結點將發送一個錯誤幀。
（2）位錯誤；
在發送期間，結點檢測到總線的位值與自身發送的位值不一致時，則產生位錯誤，在下一位開始時，該結點將發送一個錯誤幀。
（3）CRC錯誤；
接收結點計算的CRC碼與數據幀本身自帶的CRC碼不一致，接收結點將丟棄該幀，並在ACK界定符之后發送一個錯誤幀。
（4）應答錯誤；
發送結點在ACK Slot位會發送隱性位，同時監聽總線是否為顯性位，如果是顯性位，則表明至少一個節點正確收到該幀；如果是隱性位，將產生ACK錯誤，發送結點發送一個錯誤幀。
（5）格式錯誤；
發送結節在（CRC界定符、ACK界定符、幀結束EOF）固定格式的位置檢測到顯性位時，將發生格式錯誤，並發送一個錯誤幀。
5、CAN總線同步
CAN總線的通信方式為NRZ方式。各個位的開關或者結尾都沒有附加同步信號。發送結點以與位時序同步的方式開始發送數據。另外，接收結點根據總線上電平的變化進行同步並進行接收工作。
但是，發送結點和接收結點存在的時鍾頻率誤差及傳輸路徑上的（電纜、驅動器等）相位延遲會引進同步偏差。因此接收結點需要通過同步的方式調整時序進行接收。
同步的作用是盡量使本地位時序與總結信號的位時序一致（本地同步段與總結信號邊沿同步）。只有接收結點需要同步；同步只會發生在隱性到顯性電平的跳沿。
同步的方式為硬件同步和再同步。
以上是CAN總線協議的一些簡要總結，不足之處，請指出，謝謝！下一篇文章將開始Socket原理的講解。
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