1.概述：

? CAN（Controller Area Network）即控制器局域網，是一種能夠實現分布式實時控制的串行通信網絡。一般形式是一個pc端（包括嵌入式系統、單片機系統）與多個設備（傳感器、儀表、電機等）建立的實時通訊模型。

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2.原理：

? 當一個節點向另一個節點發送數據時，cpu將數據和標識符交給本節點的CAN芯片，并進入準備狀態；一但該CAN芯片被總線分配到，就變為發送狀態，CAN芯片將要發送的數據按規定的報文形式發出。此時，總線上的其他節點進入接收狀態，所有節點都要對其進行接受，判斷是不是發送給自己的報文，如果不是就忽視，是的話對數據進行解讀。

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3.特點：

• 總線上的任意節點可在任意時刻給其他節點發送數據。
• 傳輸速度可達1Mbps；通信距離可達10km；節點數可達110個；傳輸速度與距離成反比。
• 傳輸方式有點對點、點對多點、點對全局。
• 可靠的檢錯機制，信息遭到破壞后自動重發，使得數據的出錯率較低。嚴重出錯時自動與總線切斷聯系。
• 采用非破壞性仲裁總線結構，每個節點都有不同的優先級。

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4.通訊協議

常用的幀類型：數據幀，遠程幀，過載幀，錯誤幀，幀間隔。

• 數據幀：將發送器發送的數據傳送到接收器。
• 遠程幀：請求遠程特定節點發送數據幀。
• 過載幀：用于接收單元通知其尚未做好接收準備的幀。
• 錯誤幀：任何節點檢測到錯誤，就發生錯誤幀。
• 幀間隔：用于將數據幀及遙控幀與前面的幀分離開來的幀。

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5.幀結構

（1）數據幀：包括幀開始、仲裁段、控制段、數據段、CRC段、ACK段、幀結束。數據幀根據仲裁段長度不同分為標準幀（2.0A）和擴展幀（2.0B）。?

• 幀開始：幀開始由一個顯性位（低電平）組成，發送節點發送幀起始，其他節點同步于幀開始。
• 幀結束：7個隱性位（高電平）組成。
• 仲裁段：CAN總線控制器在發送數據的同時監控總線電平，如果電平不同，則停止發送并做其他處理。如果該位位于仲裁段，則退出競爭；如果位于其他段，則產生錯誤。幀id越小，優先級越高；對于前11位id相同的幀：數據幀RTR位為顯性，遠程幀RTR位為隱性，所以數據幀優先于遠程幀；標準幀的IDE位為顯性，擴展幀的IDE位為隱性，所以標準幀優先于擴展幀。
• 控制段：共6位，標準幀的控制段由IDE（擴展幀標志位）、保留位r0和數據長度代碼DLC組成；擴展幀控制段則由r1、r0和DLC組成。
• 數據段：為0-8字節，短幀結構，實時性好，適合汽車和工控領域。
• CRC段：CRC校驗段由15位CRC值和CRC界定符組成。
• ?ACK段：當接收節點收到的幀起始到CRC段都沒有錯誤時，它將在ACK段發送一個顯性電平，發送節點發送隱性電平，線與結果為顯性電平。

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圖1?數據幀的構成

（2）遠程幀：分為6段，也分為標準幀和擴展幀，且 RTR位為1（隱性電平）。

比較內容	數據幀	遠程幀
ID	發送節點的ID	被請求節點的ID
SRR位	0（顯性電平）	1（隱性電平）
RTR位	0（顯性電平）	1（隱性電平）
DCL	發送數據的長度	請求數據的長度
是否有數據段	是	否
CRC檢驗范圍	幀起始+仲裁段+控制段+數據段	幀起始+仲裁段+控制段

圖2 數據幀和遠程幀的區別

（3）過載幀：當某節點沒有做好接收的“準備”時，將發送過載幀，以通知發送節點。

（4）幀間隔：用來隔離數據幀、遠程幀與他們前面的幀，錯誤幀和過載幀前面不加幀間隔。

（5）錯誤幀：CAN是可靠性很高的總線，但是他也有五種錯誤。

• CRC錯誤：發送與接收的CRC值不同發生該錯誤
• 格式錯誤：幀格式不合法發生的錯誤
• 應答錯誤：發送節點在ACK階段沒有接收到應答信息發生該錯誤
• 位發送錯誤：發送節點在發送信息時發現總線電平與發送電平不符發生該錯誤
• 位填充錯誤：通訊線纜上違反通訊規則是發生該錯誤

? ?當發生這五種錯誤之一時，發送節點或接受節點將發送錯誤幀。錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定符構成。主動錯誤標志用6個位的顯性位表示，被動錯誤標志用6個位的隱性位表示；錯誤界定符由8個位的隱性位構成。

5.總線電平

采用差分信號通訊，由CAN_H和CAN_L組成，電平分顯性電平和隱形電平。

（1）ISO11898是通信速度為125kbps-1Mbps的CAN高速通訊標準

• 顯性電平：CAN_H - CAN_L=2v 左右，對應邏輯0
• 隱形電平：CAN_H - CAN_L=0v 左右，對應邏輯1

（2）IOS11519是通信速度為125kbps以下的CAN低速通信標準

• ?顯性電平：CAN_H - CAN_L=3v 左右，對應邏輯0
• ?隱形電平：CAN_H - CAN_L=-1.5v 左右，對應邏輯1

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6.構建一個CAN節點:

構建節點由底向上分為四個部分：

• CAN節點電路：接線的方法。
• CAN控制器驅動：供上層程序或庫的調用，是數字信號轉換成模擬信號的重要步驟。
• CAN應用層協議：已經實現好的一些函數，供給應用程序通過包含頭文件進行調用。
• CAN節點應用程序：基于CAN協議，進行初始化CAN、發送CAN報文、接受CAN報文。除了完成通訊的功能，還會調用一些控制特定功能的電路函數。特定功能包括信號的采集、人機顯示等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CAN总线的初步认识的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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