CAN总线基础知识(三)

1．CAN协议

1.1 帧类型

通讯时使用下面5个类型的帧：

数据帧

遥控帧

错误帧

过载帧

帧间空隙

在所有这些帧中，数据帧和遥控帧由用户设置，而其它帧则由CAN硬件设置。

数据和遥控帧有两种格式：标准和扩展格式。标准格式有11bit的ID，而扩展格式则是29bit的ID。

每个帧的用处见表6，每个帧的结构见图10到图14

表6 帧类型和每种类型帧的作用

2.2 数据帧

数据帧由发送单元使用，用来发送信息给接收单元，这是用户操作的基本帧。

数据帧有7个域组成。图15显示了数据帧的结构。

（1）帧开始（SOF）：这个域表示数据帧的开始。

（2）仲裁域：这个域表示一个帧的优先级

（3）控制域：这个域表示保留位和数据字节数

（4）数据域：这是数据内容，0-8个字节的数据能被发送

（5）CRC域：这个域用于检查帧的传输错误。

（6）ACK域：是对帧已经被正常接收的一个证实。

（7）帧结束：指示数据帧结束

（1）帧开始（SOF），对标准的或扩展的格式都是一样的。它指示一帧的开始，由1bit的显性位组成。

显性电平和隐性电平：

总线上的电平有显性电平和隐性电平两种。

总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。

“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。（显性电平比隐性电平更强）

（2）仲裁域，这个域表示数据的优先级别。这个域的结构，对标准和扩展的格式是有差别的。

注1：关于ID：

标准格式的ID有11bit，从ID28到ID18被依次发送，禁止高7位全为隐性。（禁止设定：ID=1111111xxxx）。这样总共有（2048-16）个ID能被使用。

扩展格式的ID有29个bit。基本ID从ID28到ID18，扩展ID由ID17到ID0表示，基本ID和标准格式ID相同，禁止高7bit全都为隐性，（禁止设定：基本ID=1111111xxxx）。这样总共有（2048-16）个ID能被使用。

在任何情况下，总线上不可能有多个设备在同一时刻使用同一个ID传输数据帧。

（3）控制域，占6个bit，指示要传输信息的数据字节数，这个域的结构，对标准和扩展的格式是有差别的。如图18所示

注1：保留位（r0，r1），保留位必须以显性电平传送，然而，在接收侧可以接收显性、隐性集任意组合的电平。

注2：数据长度码（DLC），数据长度码与数据的字节对应关系见表7所示。数据的字节数必须是0-8个字节，但接收方对DLC=9-15的情况并不视为错误。

（4）数据域，对标准的或扩展的格式都是一样的。这个域是传输的数据，可以是0到8个字节，字节数载控制域中指明。数据输出开始于MSB。如图19所示：

（5）CRC域，对标准的或扩展的格式都是一样的。这个域用来检查帧是否有传输错误，它由15bit CRC码和一个bitCRC定界符（delimiter）（separating bit分隔bit）

CRC的产生方法是采用下面的多项式：，CRC的计算范围是SOF、仲裁域、控制域、数据域。在接收侧，会对接收到的数据帧的这些域进行CRC计算，如果计算结果与收到的CRC不一致，则表明存在传输错误。

（6）ACK域，是对一帧已被正常接收的一个确认信号，由2个bit组成，一个是ACK的slot，一个是ACK的定界符（delimiter），如图21所示：

注1：发送单元的ACK域，发送单元以隐性bit发送ACK slot和ACK 的delimiter。

注2：接收单元的ACK域，正确接收到信息的接收单元在接收帧的ACK slot里发送一个显性bit，以通知发送单元其已经正确接收完毕，这又称“sending ACK”或“returning ACK”。

“Returning an ACK”：

所有接收单元只要不是处于bus-off或休眠状态，只有正确接收信息的单元才能发送ACK。发送单元并不发送ACK。如果总线上除了发送单元，没有其它单元能接收信息，则No ACK被返回。为了通讯的建立，除了发送单元外，至少需要有一个单元能够接收信息。如果总线上有2个或更多个单元能接收到信息，如果它们中任意一个正常接收到信息，则会有ACK被返回。

（7）帧结束，指示一帧结束，由7个隐性位组成。如图22

1.3 遥控帧

遥控帧是接收单元请求发送单元发送一个信息，遥控帧有6个域组成。如图23显示的那样，除了没有数据域外其它与数据帧的结构是一样的。

(1) 帧开始（SOF）：这个域表示数据帧的开始。

(2) 竞争域：这个域表示数据的优先级，具有同样ID的数据帧被请求。

(3) 控制域：这个域表示保留位和数据字节数

(4) CRC域：这个域用于检查帧的传输错误。

(5) ACK域：是对帧已经被正常接收的一个证