CAN总线简介

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CAN信号表示

CAN总线采用不归零码位填充技术，也就是说CAN总线上的信号有两种不同的信号状态，分别是显性的(Dominant)逻辑0和隐形的(recessive)逻辑1，信号每一次传输完后不需要返回到逻辑0(显性)的电平。
显性与隐性电平的解释：
CAN的数据总线有两条，一条是黄色的CAN_High,一条是绿色的CAN_Low。
当没有数据发送时，两条线的电平一样都为2.5V，称为静电平，也就是隐性电平。当有信号发送时，CAN_High的电平升高1V，即3.5V，CAN_Low的电平降低1V，即1.5V。
CAN_H-CAN_L < 0.5V 时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"- 高电平。
CAN_H-CAN_L > 0.9V 时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"- 低电平。
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CAN的报文格式

CAN的通信帧分成五种，分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧、帧间隔。
数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧（2.0A）和扩展帧（2.0B），

帧起始（SOF）  +  仲裁场（ID+RTR）  +  控制场 （IDE+r0+DLC）  +  数据段（DATA）  +  CRC段（CRC+del）  +  ACK段（ACK+del ）  +  帧结束（EOF）
帧起始：报文的起始位，由1个显性位组成。总线空闲时，发送节点发送帧起始，其他接收节点同步于该帧起始位。
仲裁场：由 11位标识符（ID） + 1位远程发送请求位（RTR）组成的。RTR位标明是数据帧还是请求帧，在请求帧中没有数据字节。
控制场：由 1个标识符扩展位（IDE） + 1个保留位 (ro) + 4位数据长度（DLC）组成的。标识符扩展位指出是标准帧还是扩展帧。保留位为将来扩展使用。四位的数据长度位用来指明数据场中数据的长度，数据场范围为0～8个字节。
数据段：由 最高8字节（64bit ）组成的，长度取决于控制场的DLC位。
CRC段：由 15位的CRC校验码 + 1位CRC界定符（del） 组成的。在CRC校验码之后有一个CRC界定符，它为隐性位，主要作用是把CRC校验码与后面的ACK段隔开。
ACK段：由 确认位（ACK） + 1位ACK界定符（del） 组成的。ACK在发送节点发送时，为隐性位。当接收节点正确接收到报文时，对其用显性位覆盖。DEL界定符同样为隐性位，用于把ACK段与后面的帧结束隔开。
帧结束：由7个连续的隐形位组成。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位，如果这时没有站进行总线存取，总线将处于空闲状态。
    
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CAN的报文规则

1、多路载波侦听，网络上所有节点以多点接入的方式连接在同一根总线上，且发送数据是广播式。网络上各个节点在发送数据前都要检测总线上是否有数据传输：若网络上有数据，暂时不发送数据，待网络空闲时再发；若网络上无数据，立即发送准备好的数据。
2、冲突检测，节点在发送数据时，要不停的检测发送的数据，确定是否与其他节点数据发送冲突，如果有冲突，则保证优先级高的报文先发送。
3、非破坏性仲裁机制，通过ID仲裁，ID数值越小，报文优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平，远程帧为隐性电平，所以帧格式和帧ID相同的情况下，数据帧优先于远程帧；由于标准帧的IDE位为显性电平，扩展帧的IDE位为隐形电平，对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧，标准帧优先级比扩展帧高。
                      
 
4、发送低优先级报文的节点退出仲裁后，在下次总线空闲时自动重发报文。

 
5、高优先级的报文不能中断低优先级报文的发送。

 
6、报文接收过滤：CAN控制器大多具有根据ID过滤报文的功能，即只接收某些ID的报文。节点对接收到的报文进行过滤：比较消息ID与选择器（Accepter）中和接受过滤相关位是否相同。如果相同，接收；如果不相同，则过滤。
 

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CAN的错误帧

CAN-bus的错误类型共有5种：CRC错误、格式错误、应答错误、位发送错误、位填充错误。

• CRC错误：发送节点计算的CRC校验值与接收到的CRC不同。
  
• 格式错误：传输的数据帧格式与任何一种合法的帧格式不符。
  
• 应答错误：发送节点在应答阶段没有收到应答信号。
  
• 位发送错误：发送节点在发送时发现总线电平与发送电平不同。
  
• 位填充错误。通信线缆上传输的信号不符合位填充规则。
  

 
当出现5种错误类型之一时，发送或接收节点将发送错误帧。
为防止自身由于某些原因导致无法正常接收的节点一直发送错误帧，干扰其他节点通信，CAN-bus规定了节点的3种状态及其行为
          
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CAN的过载帧与帧间隔

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CAN的同步

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