汽车CAN总线的数据帧结构

信息想要在CAN-BUS局域网内有效、快速的传递，就要把它转换为适合CAN-BUS总线的传输格式。我们把这种信息称之为报文，把适合CAN-BUS总线传输的格式称之为报文格式。总线上的信息是以不同的固定报文格式发送的，但长度受限。

报文传输格式有以下四种不同的帧类型所表示和控制，所谓帧就是一个计量单位，它的数据由两部分组成：帧头和帧数据。

数据帧：数据帧携带数据，是数据在网络上传输时的一个数据单元。

远程帧：总线单元发送的远程帧，请求发送具有统一识别符的数据帧。

错误帧：任何电控单元检测到总线错误就会发出错误帧。

过载帧：用以在先行和后续的数据帧之间提供以附加的延时。

本次我们主要讲述有关数据帧的相关内容。数据帧由7个不同的位场组成：

1.帧起始SOF（START OF FRAME）

标志数据帧和远程帧的起始，由单个显性位构成。只有当总线位空闲状态时，才允许节点开始发送，所有节点必须同步于首先发送节点的帧起始引起的上升沿。

2.仲裁场AF（Arbitration Field）

在CAN2.0A中，仲裁场由11位标识符和远程发送请求位RTR（Remote Transmission Request）组成；而在CAN2.0B中，仲裁场由29位标识符和远程发送请求位RTR构成。也就是说CAN协议支持两种报文格式，其唯一的区别是标识符（ID）长度的不同，标准格式为11位，扩展格式为29位。

(1)标识符ID（Identifier）：标识符分为标准格式标识符和扩展格式标识符。在CAN2.0A中标准格式标识符的长度为11位，这些位以ID-10至ID-0的顺序发送，最低位为ID-0，其中最高7位（ID-10到ID-4）必须不是全隐性。

(2)远程发送请求位RTR (Remote Transmission Request)：在数据帧中，远程发送请求位必须是显性电平，而在远程帧中，远程发送请求位必须是隐性电平。在扩展格式中，先发送基本标识符，其后是标识符扩展位和替代远程请求位。扩展标识符在替代远程请求位后发送。

(3)替代远程请求位SRR (Substitute Remote Request): SRR位为隐性位。在扩展格式中，它在标准格式的远程发送请求位位置上被发送，并替代标准格式中的远程发送请求位。这样，可以解决标准格式和扩展格式的冲突。

(4)标识符扩展位IDE (Identifier Extension Bit): IDE位对于扩展格式而言属于仲裁场，对于标准格式来说属于控制场。标识符扩展位在标准格式中以显性电平发送，而在扩展格式中为隐性电平。

3.控制场CF（Control Field）

两种格式的控制场格式不同。在标准格式中，控制场包括DLC (Data Length Code)、IDE位（显性）和保留位0r(显性)。在扩展格式中，包括DLC和两个保留位1r、

2r，这两个保留位必须发送显性电平。DLC为4位，允许使用0到8之间的数字。

4.数据场DF（Data Field）

数据场由数据帧中被发送的数据组成，它可包括从0到8个字节，每个字节8位，其中首先发送最高有效位。

5.循环冗余校验场CRC (Cyclic Redundancy Check)

CRC场包括15位CRC序列和1位CRC界定符（隐性）。CRC生成器所使用的多项式是：X15 + X14+ X10 + X8 + X7 + X4 + X3 + 1，这个多项式除法的余数就是发送到总线上的“循环冗余校验码”，它只用于检测错误而不能校正。

6.应答场ACK (Acknowledge)

ACK场为两位，包括应答间隙（ACK SLOT）和应答界定符（ACK DELIMITER）。在应答场里，发送站发送两个隐性位。当接收器接收到有效的报文时，接收器就会在应答间隙期间发送应答信号，向发送器发送一显性位以示回答。

7.帧结束EOF (END OF FRAME)

每个数据帧和远程帧均由一标志序列界定，也就是帧结尾，这个标志序列由7个隐性位组成。