stm32之CAN总线基础

can总线协议概述：

CAN是Controller Area Network的缩写，由德国博世公司开发；CAN通过ISO11891以及ISO11519进行了标准化；

CAN总线的特点：

　　1、多主控制

　　　　在总线空闲时，所有单元都可以开始发送消息（多主控制）；

　　　　最先访问总线的单元获得发送权（辨别方式：“CSMA/CA方式”）；

　　　　多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID消息的单元可获得发送权；

　　2、消息的发送

　　　　在can协议中，所有消息都是以固定格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（ID）决定优先级。ID并不是表示发送消息的目的地址，而是表示访问总线的消息优先级。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）的单元继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作；

　　3、系统的柔软性

　　　　与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息，因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其他单元的软硬件及应用层都不需要改变；　　

　　4、通信速度

　　　　根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。最高1Mbps；

　　　　在同一网络中，所有单元必须设定成统一通信速度，即使有一个单元的的通信速度与其他的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信，不同网络间则可以有不同的通信速度；

　　5、远程数据请求

　　　　可通过发送“遥控帧”，请求其他单元发送数据;

　　6、错误检测功能（错误通知功能、错误恢复功能）

　　　　所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）

　　　　检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）

　　　　正在发生消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送（错误恢复功能）；

　　7、故障封闭

　　　　CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声）还是持续数据错误（如单元内部故障、驱动器错误）。由此功能，当总线上发送持续错误时，可能引起此故障的单元从总线上隔离出去；

　　8、连接

　　　　CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加，提高通信速度，则可连接的单元数减少；

CAN总线协议：

　CAN总线涵盖了OSI规定的传输层、数据链路层、物理层；

物理层：

决定了位编码方式（NRZ编码，6个位插入填充位），位时序（位时序、位的采样）、同步方式（根据同步段ss实现同步，并具有再同步功能）；但具体的说：信号电平，通信速度，采样点，驱动器和总线的电气特点，连接器的形态都没有定义，需要用户自行确定;

传输层：

定义了再发送控制；

数据链路层：

数据链路层分LLC（逻辑链路控制 Logic Link control）子层 和MAC（媒介访问控制Media access control）子层；

　　LLC子层，执行接收消息选择（点到点、广播、组播）、过载通知（通知接收准备尚为完成）、错误恢复功能（再次发送）；

　　MAC层:　进行数据帧化（4种帧类型），连接方式控制（竞争方式），消息仲裁（ID仲裁），故障扩散抑制(自动识别暂时错误和持续错误，排除故障节点)，错误通知（CRC错误、填充位错误、位错误、ACK错误、格式错误），错误检测，应答方式（ACK， NACK），通信方式（半双工）等设置；

MAC子层是CAN协议的核心，数据链路层的功能是将物理层的信号组成有意义的消息，并提供传送错误控制等传输控制的流程。数据链路层的功能通常是在CAN控制器的硬件中执行；

帧的概念：

数据帧：用于发送单元想接收单元传送数据的帧；

遥控帧（请求帧）： 用于接收单元向具有相同ID的发送单元请求数据的帧；

错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧；

过载帧：用于接收单元通知 其尚未做好接收准备的帧；

帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧；没有实际意义

数据帧和遥控帧 都有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11个位的标识符Identifier,以后称ID),扩展格式有29个位的ID;

　　数据帧：

（1）、帧起始（标准、扩展格式相同）

　　表示帧开始的段，1个位的显性位；

(2)、总线上的电平有显性和隐性电平两种；

　　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；