有没有大神通俗讲讲can协议?

发布时间:
2023-08-24 12:29
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第1篇:什么是CAN总线?

在之前的博文中分享过一系列一文搞懂:SPI协议、I2C协议、PID算法、Modbus协议等文章,也考虑过是否可以出一篇介绍CAN总线协议的文章,但是在之后的学习研究中,发觉CAN总线协议比较庞大和复杂,做为刚刚进入汽车电子行业的开发小白,一篇文章难以讲解清晰,所以决定在汽车电子专栏中连载分享关于CAN总线协议的相关知识。

由于本人也处于学习和研究阶段,如果对CAN总线协议有理解不到位的地方,还请各位大佬在文末留言指正一二。

BOSCH CAN规范原文V2.0-嵌入式文档类资源

CAN ISO11898全套协议-嵌入式文档类资源

NXP—CAN Bit Timing Requirements-行业报告文档类资源

TI-Introduction to the Controller Area Network(CAN)-行业报告文档类资源

1、CAN总线简介

CAN总线协议(Controller Area Network),控制器局域网总线,是德国BOSCH(博世)公司研发的一种串行通讯协议总线,它可以使用双绞线来传输信号,是世界上应用最广泛的现场总线之一。

CAN通讯协议标准(ISO-11898:2003)介绍了设备间信息是如何传递以及符合开放系统互联参考模型(OSI)的哪些分层项。实际CAN通讯是在连接设备的物理介质中进行,物理介质的特性由模型中的物理层定义。ISO11898体系结构定义七层,OSI模型中的最低两层作为数据链路层和物理层,如下图所示:

  • LLC用于接收滤波、超载通告、回复管理;
  • MAC用于数据封装/拆封、帧编码、媒体访问管理、错误检测与标定、应答、串转发/并转串;
  • PLS用于位编码/解码、位定时、同步;
  • PMA为收发器特性。

CAN协议主要用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束,该协议的健壮性使其同样适用于自动化和工业环境中。

​由于目前在汽车上使用的高速网络系统采用的都是基于CAN总线的标准,特别是广泛使用的ISO 11898国际标准。CAN总线通常采用屏蔽或非屏蔽的双绞线,总线接口能在极其恶劣的环境下工作。根据ISO 11898的标准建议,即使双绞线中有一根断路,或有一根接出其至两根线短接,总线都必须能继续工作。

CAN总线是一种串行数据通信总线,其通信速率最高可达1 Mb/s。CAN系统内两个任意节点之间的最大传输距离与其位速率有关。

​CAN总线协议距今已经发展40多年,如今,CAN总线已成为汽车(汽车、卡车、公共汽车、拖拉机等)、轮船、飞机、电动汽车电池、机械等的标准配置。

  • CAN之前的版本:汽车ECU是复杂的点对点布线
  • 1986年:BOSCH(博世)开发了CAN协议作为解决方案
  • 1991年:BOSCH(博世)发布了CAN 2.0(CAN 2.0A:11位,2.0B:29位)
  • 1993年:CAN被采用为国际标准(ISO 11898)
  • 2003年:ISO 11898成为标准系列
  • 2012年:博世发布了CAN FD 1.0
  • 2015年:CAN FD协议标准化(ISO 11898-1)
  • 2016年:CAN物理层,数据速率高达5 Mbit/s,已通过ISO 11898-2标准化

拓展学习:CAN在自动化中的应用(CiA):CAN技术的历史 (can-cia.org)

CAN总线具有以下特点:

  • 符合OSI开放式通信系统参考模型;
  • 两线式总线结构,电气信号为差分式;
  • 多主控制,在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息,最先访问总线的单元可获得发送权;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;
  • 点对点控制,一点对多点及全局广播几种传送方式接收数据,网络上的节点可分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求;
  • 采用非破坏性位仲裁总线结构机制,当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级低的节点主动停止数据发送,而优先级高的节点可不受影响地继续传送数据
  • 消息报文不包含源地址或者目标地址,仅通过标识符表明消息功能和优先级;
  • 基于固定消息格式的广播式总线系统,短帧结构;
  • 事件触发型,只有当有消息要发送时,节点才向总线上广播消息;
  • 可以通过发送远程帧请求其它节点发送数据;
  • 消息数据长度0~8Byte;
  • 节点数最多可达110个;
  • 错误检测功能。所有节点均可检测错误,检测处错误的单元会立即通知其它所有单元;
  • 发送消息出错后,节点会自动重发;
  • 故障限制,具有自动关闭总线的功能,节点控制器可以判断错误是暂时的数据错误还是持续性错误,当总线上发生持续数据错误时,控制器可将节点从总线上隔离,以使总线上的其他操作不受影响;
  • 通信介质可采用双绞线、同轴电缆和光导纤维,一般使用最便宜的双绞线;
  • 理论上,CAN总线用单根信号线就可以通信,但还是配备了第二根导线,第二根导线与第一根导线信号为差分关系,可以有效抑制电磁干扰;
  • 直接通信距离最远可达10KM(速率4Kbps以下),通信速率最高可达1MB/s(此时距离最长40M);
  • 总线上可同时连接多个节点,可连接节点总数理论上是没有限制的,但实际可连接节点数受总线上时间延迟及电气负载的限制。
  • 每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,数据错误率极低;
  • 废除了传统的站地址编码,取而代之的是对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义211或229个不同的数据块,这种数据块编码方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分步式控制中非常重要。

CAN总线具体以下优势:

2、CAN节点组成

CAN节点通常由三部分组成:CAN收发器、CAN控制器和MCU。

CAN总线通过差分信号进行数据传输,CAN收发器将差分信号转换为TTL电平信号,或者将TTL电平信号转换为差分信号,CAN控制器将TTL电平信号接收并传输给MCU,如下图所示:

目前,我们常用的STM32、华大、瑞萨等单片机内部就集成了CAN控制器外设,通过配置就可实现对CAN报文数据的读取和发送。

3、CAN总线结构

CAN总线是一种广播类型的总线,可支持线形拓扑、星形拓扑、树形拓扑和环形拓扑等。CAN网络中至少需要两个节点设备才可进行通信,无法仅向某一个特定节点设备发送消息,发送数据时所有节点都不可避免地接收所有流量。但是,CAN总线硬件支持本地过滤,因此每个节点可以设置对有效的消息做出反应。

线形拓扑是在一条主干总线分出各个节点支线,其优点在于布线施工简单,接线方便,阻抗匹配规则固定,缺点是拓扑不够灵活,在一定程度上影响通讯距离,如下图所示:

星形拓扑是每个节点通过中央设备连到一起,其优点是容易扩展,缺点是一旦中央设备出故障会导致总线集体故障,而且分支线长不同,阻抗匹配复杂,可能需要通过一些中继器或集线器进行扩展,如下图所示:

树形拓扑是节点分支比较多,且分支长度不同,其优点是布线方便,缺点是网络拓扑复杂,阻抗匹配困难,通讯中极易出现问题,必须加一些集线器设备,如下图所示:

环形拓扑是将CAN总线头尾相连,形成环状,其优点是线缆任意位置断开,总线都不会出现问题,缺点是信号反射严重,无法用于高波特率和远距离传输,如下图所示:

虽然CAN总线可以支持多种网络拓扑,但在实际应用中比较推荐使用线形拓扑,且在IOS 11898-2中高速CAN物理层规范推荐也是线形拓扑。

在ISO 11898-2和ISO 11898-3中分别规定了两种CAN总线结构(在BOSCH CAN2.0规范中,并没有关于总线拓扑结构的说明)。

ISO 11898-2中定义了通信速率为125Kbps~1Mbps的高速闭环CAN通信标准,当通信总线长度≤40米,最大通信速率可达到1Mbps,高速闭环CAN(高速CAN)通信如下图所示:

ISO 11898-3中定义了通信速率为10~125Kbps的低速开环CAN通信标准,当传输速率为40Kbps时,总线距离可达到1000米。低速开环CAN(低速容错CAN)通信如下图所示:

4、CAN总线物理电气特性

在CAN总线上,利用CAN_H和CAN_L两根线上的电位差来表示CAN信号。CAN 总线上的电位差分为显性电平(Dominant Voltage)和隐性电平(Recessive Voltage),其中显性电平为逻辑 0,隐性电平为逻辑 1。

高速CAN总线(ISO 11898-2,通信速率为125Kbps~1Mbps)在传输显性(0)信号时,会将 CAN_H端抬向5V高电平,将CAN_L拉向0V低电平。当传输隐性(1)信号时,并不会驱动 CAN_H 或者 CAN_L 端。 显性信号 CAN_H 和 CAN_L 两端差分标称电压为 2V。 终端电阻在没有驱动时,将差分标称电压降回 0V。显性信号(0)的共模电压需要在 1.5V 到 3.5V 之间。隐性信号(1)的共模电压需要在+/-12V。

低速/容错CAN(ISO 11898-3,通信速率为10~125Kbps)在传输显性信号(0)时,驱动CANH端抬向5V,将CANL端降向0V。在传输隐性信号(1)时并不驱动CAN 总线的任何一端。在电源电压VCC为5V时,显性信号差分电压需要大于2.3V,隐性信号的差分电压需要小于0.6V。CAN总线两端未被驱动时,终端电阻使CAN L端回归到RTH电压(当电源电压VCC为5V时,RTH电压至少为Vcc-0.3V=4.7V),同时使CAN H端回归至RTL电压(RTL电压最大为0.3V)。两根线需要能够承受-27V至40V的电压而不被损坏。

在高速和低速CAN中从隐性信号向显性信号过渡的速度更快,因为此时CAN线缆被主动积极地驱动,显性向隐性的过渡速度主要取决于CAN网络的长度和导线的电容。

关于高速和低速CAN的相关知识后期会专门出一篇文章进行讲解,敬请期待~

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第2篇:CAN协议分层结构及功能

CAN协议涵盖了 ISO 规定的 OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层如下表所示。

CAN 协议中关于 ISO/OSI 基本参照模型中的传输层、数据链路层及物理层,具体定义如下图所示。

​数据链路层分为 MAC 子层和 LLC 子层,MAC 子层是 CAN 协议的核心部分。数据链路层的功能是将物理层收到的信号组织成有意义的消息,并提供传送错误控制等传输控制的流程。具体地说,就是消息的帧化、仲裁、应答、错误的检测或报告。数据链路层的功能通常在 CAN 控制器的硬件中执行。

在物理层定义了信号实际的发送方式、位时序、位的编码方式及同步的步骤。具体地说,信号电平、通信速度、采样点、驱动器和总线的电气特性、连接器的形态等均未定义(驱动器及总线的电气特性等在博世公司的 CAN 规格书中没有定义。但在 CAN 的 ISO 标准(ISO11898、ISO11519-2 等)中分别定义了总线及驱动器的电气特性等),这些必须由用户根据系统需求自行确定。


第3篇:高速CAN总线和低速CAN总线的特性

在ISO 11898-2和ISO 11898-3中分别规定了两种CAN总线结构(在BOSCH CAN2.0规范中,并没有关于总线拓扑结构的说明):高速CAN总线和低速CAN总线,区别表如下所示:

本篇博文将详细介绍两者的特性和区别。

1、高速CAN总线

ISO 11898-2中定义了通信速率为125Kbps~1Mbps的高速闭环CAN通信标准,当通信总线长度≤40米,最大通信速率可达到1Mbps,高速闭环CAN(高速CAN)通信如下图所示:

1.1、电气特性

高速CAN总线上为显性电平(逻辑0)时,CAN_H为3.5V、CAN_L为1.5V,此时电压差是2V,显性状态的CAN总线电压范围如下图(标准来源:ISO 11898-2:2006)所示:

高速CAN总线上为隐性电平(逻辑1)时,CAN_H和CAN_L都为2.5V,此时电压差就是0V,隐性状态的CAN总线电压范围如下图(标准来源:ISO 11898-2:2006)所示:

1.2、终端电阻

高速CAN线需要在CAN_H和CAN_L加终端电阻,电缆上的终端电阻应与电缆的标称阻抗相匹配,终端匹配电阻一般为120Ω,每个终端电阻应能消耗0.25W的功率(标准来源:ISO 11898-2:2003)。

如果高速CAN传输线路没有终止,线路上的每个信号变化都会导致反射,这可能会导致通信故障。由于通信在CAN总线上双向流动,因此CAN要求终止电缆的两端。然而,这一要求并不意味着每个设备都应该有一个终端电阻。如果沿电缆放置多个设备,只有电缆末端的设备应该有终端电阻。放置终端电阻位置如下所示:

1.3、总线长度

高速CAN总线,总线长度最大为40m,当总线长度超过40m后,总线的速率会受到影响。支线长度(节点和总线之间的距离)最长为0.3m,支线节点距离长度最大也是40m(标准来源:ISO 11898-2:2003)。

1.4、布线电缆

高速CAN总线电缆应满足ISO11898中规定的物理介质要求,如下表所示:

1.5、设备数量

高速CAN总线上设备的最大数量取决于网络上设备的电气特性。如果所有的设备都符合ISO11898的要求,那么至少有30个设备可以被连接到总线上。

如果设备的电气特性没有降低信号质量,满足ISO11898信号级规范,网络上的所有设备都符合设备网的规格,则可以连接64个设备到网络。

2、低速CAN总线

ISO 11898-3中定义了通信速率为10~125Kbps的低速开环CAN通信标准,当传输速率为40Kbps时,总线距离可达到1000米。低速开环CAN(也叫:低速容错CAN)通信如下图所示:

2.1、电气特性

低速CAN总线上为显性电平(逻辑0)时,CAN_H为3.6V、CAN_L为1.4V,此时电压差是2.2V。总线上为隐性电平(逻辑1)时,CAN_H为0.3V、CAN_L都为4.7V,此时电压差就是-4.4V,显性状态和隐性状态的CAN总线电压范围如下图(标准来源:ISO 11898-3:2006)所示:

2.2、终端电阻

与高速CAN不同,低速CAN需要在低速CAN收发器上终止,而不是在电缆上。该终端需要两个电阻器:RTH用于CAN_H,RTL用于CAN_L。这种配置允许Philips fault-tolerant CAN收发器检测并从总线故障中恢复。

Philips建议低速CAN网络,一个整体的RTH和RTL终端电阻为100Ω到500Ω(每个)。整个网络终端电阻可以确定如下公式:

低速CAN网络上的每个设备每条CAN数据线都需要一个终端电阻:RTH用于CAN_H,RTL用于CAN_L,放置终端电阻位置如下所示:

2.3、总线长度

在线形拓扑中,可挂载20个以上低速CAN节点,在网络总长度不应超过40米的情况下最大通信速度达到125Kbps。

在星形拓扑中, 网络总长度约为40m,各个节点间距离不超过20m。

2.4、布线电缆

低速CAN总线电缆应满足ISO11898中规定的物理介质要求,如下表所示:

2.5、设备数量

低速CAN总线上设备的最大数量取决于网络上设备的电气特性。如果所有的设备都满足典型的低速/容错CAN的要求,那么最多有32个设备可以连接到总线上。如果设备信号质量满足低速/容错信号水平规范,则可以连接更高数量的设备。

3、 补充知识:ISO 11898-3与ISO 11519-2标准的关系

ISO 11519由以下部分组成,总称“道路车辆—低速串行数据通信”:

  • Part 1:General and definitions 概述和定义
  • Part 2:Low-speed controller area network (CAN) 低速控制器局域网(CAN)
  • Part 3:Part 3: Vehicle area network (VAN) 车辆局域网(VAN)

ISO 11519-2:1994(Low-speed controller area network (CAN), 低速控制器局域网(CAN)),指定CAN的数据链路层和物理层,这是用于公路车辆应用的高达125 Kbit/s的通信网络。 低速CAN是一种串行通信协议,支持分布式实时控制和多路复用。 根据ISO 7498在ISO-OSI模型中定义的层次结构层中定义网络的一般体系结构。该标准允许在CAN总线连线失败时CAN总线通信得以继续进行。

ISO 11898-3:2006( Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface,道路车辆—控制器局域网(CAN)—第3部分:低速,容错,介质相关的接口),规定了在配备有控制器局域网(CAN)的道路车辆电子控制单元之间以40 Kbit/s至125Kbit/s的传输速率建立数字信息交换的特性。

标准ISO 11519-2-1994已经在2006年被ISO 11898-3-2006代替了,符合标准ISO 11898-3的产品也是支持符合ISO 11519-2标准的产品。

ISO - ISO 11519-2:1994 - Road vehicles — Low-speed serial data communication — Part 2: Low-speed controller area network (CAN)


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详解CAN总线:什么是CAN总线?

为NI-CAN硬件配置合适的终端电阻 - NI

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第4篇:CAN总线报文格式—数据帧

CAN总线上传输的信息称为报文,当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。

CAN通信是通过以下5种类型的帧进行的:

  • 数据帧
  • 遥控帧
  • 错误帧
  • 过载帧
  • 帧间隔

另外,数据帧和遥控帧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: 以下简称 ID), 扩展格式有 29 个位的 ID。

各种帧的用途如下表所示:

近期打算写5篇文章,分别详细介绍这5种类型的CAN总线报文格式,本篇博文将详细讲解CAN数据帧格式,创作不易,请各位朋友多多点赞、收藏、关注支持~

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数据帧由7个段构成,图解说明如下所示:

  • 帧起始:表示数据帧开始的段;
  • 仲裁段:表示该帧优先级的段,根据仲裁段ID码长度的不同,分为标准帧(CAN 2.0A)和扩展帧(CAN 2.0B);
  • 控制段:表示数据的字节数及保留位的段;
  • 数据段:数据的内容,可发送0~8个字节的数据;
  • CRC段:检查帧的传输错误的段;
  • ACK段:表示确认正常接收的段;
  • 帧结束:表示数据帧结束的段。

1、帧起始

帧起始由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。

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、仲裁段

仲裁段用于写明需要发送到目的CAN节点的地址、确定发送的帧类型(当前发送的是数据帧还是遥控帧),并确定发送的帧格式是标准帧还是扩展帧。

仲裁段在标准格式帧和扩展格式帧中有所不同。标准格式帧的仲裁段由11位标识符和远程发送请求位RTR组成,扩展格式帧的仲裁场由29位标识符和远程发送请求位RTR组成。

2.1、标准数据帧

标准数据帧基于早期的CAN规格(1.0和2.0A版),使用了11位的识别域。

CAN标准帧帧信息是11字节,包括帧描述符和帧数据两部分。如下表所列:

前3字节为帧描述部分。字节1为帧信息,第7位(FF)表示帧格式,在标准帧中FF=0,第6位(RTR)表示帧的类型,RTR=0表示为数据帧,RTR=1表示为远程帧。DLC表示在数据帧时实际的数据长度。

标准数据帧的 ID 有 11 个位。从 ID10 到 ID0 依次发送。禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:ID=1111111XXXX)。

字节2~3为报文识别码,其高11位有效。

字节4~11为数据帧的实际数据,远程帧时无效。

2.2、扩展数据帧

CAN扩展帧帧信息是13字节,包括帧描述符和帧数据两部分,如下表所示:

前5字节为帧描述部分。字节1为帧信息,第7位(FF)表示帧格式,在扩展帧中FF=1,第6位(RTR)表示帧的类型,RTR=0表示为数据帧,RTR=1表示为远程帧。DLC表示在数据帧时实际的数据长度。

扩展格式的 ID 有 29 个位。基本 ID 从 ID28 到 ID18,扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示。基本 ID 和 标准格式的 ID 相同。禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:基本 ID=1111111XXXX)。

字节2~5为报文识别码,其高28位有效。

字节6~13为数据帧的实际数据,远程帧时无效。

3、控制段

控制段由6个位组成,包括数据长度代码和两个将来作为扩展用的保留位,标准格式和扩展格式的构成有所不同。

数据长度代码指示了数据段中的字节数量。数据长度代码为4个位,在控制段里被发送,数据帧长度允许的字节数为0、1、2、3、4、5、6、7、8,其他数值为非法的。

保留位(r0、r1)必须全部以显性电平发送。但接收方可以接收显性、隐性及其任意组合的电平。

数据长度码(DLC)与数据的字节数的对应关系如下表所示:

数据的字节数必须为 0~8 字节,但接收方对 DLC = 9~15 的情况并不视为错误。

4、数据段

数据段由数据帧中的发送数据组成,它可以为0~8字节,每字节包含了8位,首先发送最高有效位MSB,依次发送至最低有效位LSB。

5、CRC段

CRC段是检查帧传输错误的帧,包括:15 个位的 CRC序列(CRC SEQUENCE)和1 个位的CRC界定符(CRC DELIMITER)构成。

CRC序列是根据多项式生成的 CRC 值,CRC 的计算范围包括:帧起始、仲裁段、控制段、数据 段。 接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较,不一致时会通报错误。

6、ACK段

ACK段用来确认是否正常接收。由 ACK 槽(ACK SLOT)和 ACK 界定符(ACK DELIMITER)2 个位构成。

发送单元在 ACK 段发送 2 个位的隐性位。当接收器正确地接收到有效的报文时,接收器就会在应答间隙(ACK SLOT)期间(发送ACK 信号)向发送器发送一个“显性”的位以示应答,通知发送单元正常接收结束,这称作“发送 ACK”或者“返回 ACK”。

发送 ACK/返回 ACK是在既不处于总线关闭态也不处于休眠态的所有接收单元中,接收到正常消息的单元 (发送单元不发送 ACK)。所谓正常消息是指不含填充错误、格式错误、CRC 错误的消息。

7、帧结束

帧结束是由每一个数据帧和远程帧的标志序列界定的,这个标志序列由7个“隐性”位组成。


第5篇:标准数据帧和扩展数据帧

CAN协议可以接收和发送11位标准数据帧和29位扩展数据帧,CAN标准数据帧和扩展数据帧只是帧ID长度不同,以便可以扩展更多CAN节点。

1、标准数据帧

标准数据帧基于早期的CAN规格(1.0和2.0A版),使用了11位的识别域。

CAN标准帧帧信息是11字节,包括帧描述符和帧数据两部分。如下表所列:

​前3字节为帧描述部分。字节1为帧信息,第7位(FF)表示帧格式,在标准帧中FF=0,第6位(RTR)表示帧的类型,RTR=0表示为数据帧,RTR=1表示为远程帧。DLC表示在数据帧时实际的数据长度。

标准数据帧的 ID 有 11 个位。从 ID10 到 ID0 依次发送,可以出现2^11种报文,帧ID的范围是:000-7FF,禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:ID=1111111XXXX)。

字节2~3为报文识别码,其高11位有效。

字节4~11为数据帧的实际数据,远程帧时无效。

2、扩展数据帧

CAN扩展帧帧信息是13字节,包括帧描述符和帧数据两部分,如下表所示:

前5字节为帧描述部分。字节1为帧信息,第7位(FF)表示帧格式,在扩展帧中FF=1,第6位(RTR)表示帧的类型,RTR=0表示为数据帧,RTR=1表示为远程帧。DLC表示在数据帧时实际的数据长度。

扩展格式的 ID 有 29 个位,基本 ID 从 ID28 到 ID18,扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示,基本 ID 和 标准格式的 ID 相同,可以出现2^29种报文,且在数据链路上是有间隙的(对操作者透明),帧ID的范围是0000 0000-1FFF FFFF,禁止高 7 位都为隐性(禁止设定:基本 ID=1111111XXXX)。

字节2~5为报文识别码,其高28位有效。

字节6~13为数据帧的实际数据,远程帧时无效。

3、标准数据帧和扩展数据帧的特性

CAN标准数据帧和扩展数据帧只是帧ID长度不同,功能上都是相同的,它们有一个共同的特性:帧ID数值越小,优先级越高。

第6篇:CAN总线报文格式—遥控帧

1、遥控帧格式

遥控帧是接收单元向发送单元请求发送数据所用的帧,遥控帧由 6 个段组成,遥控帧没有数据段。

遥控帧的构成如下所示:

  • 帧起始(SOF):表示帧开始的段;
  • 仲裁段:表示该帧优先级的段。可请求具有相同 ID 的数据帧;
  • 控制段:表示数据的字节数及保留位的段;
  • CRC 段:检查帧的传输错误的段;
  • ACK 段:表示确认正常接收的段;
  • 帧结束:表示遥控帧结束的段。

遥控帧格式如下图所示:

2、数据帧和遥控帧的区别

数据帧和遥控帧主要有两点区别:

  • 遥控帧没有数据帧的数据段;
  • 遥控帧RTR位是隐性,RTR位的极性表示了所发送的帧是数据帧(RTR位“显性”)还是远程帧(RTR位“隐性”)。所以,没有数据段的数据帧和遥控帧可通过 RTR 位区别开来。


第7篇:CAN总线报文格式—错误帧

1、错误帧格式

错误帧由错误标志(Error Flag)和错误界定符(Error Delimiter)组成。

接收节点发现总线上的报文有错误时,将自动发出活动错误标志,它是6个连续的显性位。其他节点检测到活动错误标志后发送错误认可标志,它由6个连续的隐性位组成。由于各个接收节点发现错误的时间可能不同,所以总线上实际的错误标志可能由6~12个显性位组成。

错误界定符由 8 个位的隐性位构成。当错误标志发生后,每一个CAN 节点监视总线,直至检测到一个显性电平的跳变。此时表示所有的节点已经完成了错误标志的发送,并开始发送8个隐性电平的界定符。

如下所示:

2、主动错误标志和被动错误标志

错误标志包括主动错误标志和被动错误标志两种。

  • 主动错误标志:处于主动错误状态的单元检测出错误时输出的错误标志,6 个位的显性位;
  • 被动错误标志:处于被动错误状态的单元检测出错误时输出的错误标志,6 个位的隐性位。

3、错误帧种类

错误帧共有 5 种,多种错误可能同时发生,种类如下所示:

  • 位错误
  • 填充错误
  • CRC 错误
  • 格式错误
  • ACK 错误

错误的种类、错误的内容、错误检测帧和检测单元如下表所示:

重点聊一聊位错误和格式错误。

位错误特性如下所示:

  • 位错误由向总线上输出数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧的单元和输出 ACK 的单元、输出错误的单元来检测;
  • 在仲裁段输出隐性电平,但检测出显性电平时,将被视为仲裁失利,而不是位错误;
  • 在仲裁段作为填充位输出隐性电平时,但检测出显性电平时,将不视为位错误,而是填充错误;
  • 发送单元在 ACK 段输出隐性电平,但检测到显性电平时,将被判断为其它单元的 ACK 应答,而非位错误;
  • 输出被动错误标志(6 个位隐性位)但检测出显性电平时,将遵从错误标志的结束条件,等待检测出连续相同 6 个位的值(显性或隐性),并不视为位错误。

格式错误特性如下所示:

  • 即使接收单元检测出 EOF(7 个位的隐性位)的最后一位(第 8 个位)为显性电平,也不视为格式错误;
  • 即使接收单元检测出数据长度码(DLC)中 9∼15 的值时,也不视为格式错误。

发送单元发送完错误帧后,将再次发送数据帧或遥控帧,错误标志输出时序如下表所示:


第8篇:CAN总线报文格式—过载帧

过载帧是用于接收单元通知其尚未完成接收准备的帧,过载帧由过载标志和过载界定符构成。

  • 过载标志由6个位的显性位组成,过载标志的构成与主动错误标志的构成相同。过载标志其形式破坏了间歇场的固定格式,结果使其他所有节点也检测到了一个出错状态,就都各自送出一个超载标志。

  • 过载界定符由8个位的隐性位组成,过载界定符的构成与错误界定符的构成相同。过载标志发送完毕后,每个节点都对总线进行监察,直到检测到一个隐性位为止。此时,每个节点均已发送完各自的过载标志,接着所有节点还要同时开始发送7个隐性位,配齐长达8位的过载界定符。

过载帧的构成如下图所示:


第9篇:CAN总线报文格式—帧间隔

帧间隔是用于分隔数据帧和遥控帧的帧。数据帧和遥控帧可通过插入帧间隔将本帧与前面的任何帧(数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧)分开,过载帧和错误帧前不能插入帧间隔。

帧间隔的构成如下图所示:

帧间隔由间隔段、总线空闲段和延迟传送段组成,具体说明如下所示:

  • 间隔段:间歇由3个隐性位构成。在间歇期间,不允许任何节点发送数据帧或远程帧。唯一可以执行的操作是通报超载状态;
  • 总线空闲段:总线空闲时间长短不限。总线一经确认处于空闲状态,则任何节点都可以访问总线来传送信息。因另一帧正在传送而延期发送的帧是从间歇之后的第一位开始送出的。通过对总线进行检测,出现在总线空闲期间的显性位将被认为是帧起始;
  • 延迟传送段:处于错误认可状态的节点完成其发送动作后,在被允许发送下一帧以前,它要在间歇之后送出8个隐性位。如果间歇期间执行了(由另一个节点引起的)发送动作,此节点将会变成正被发送的帧的接收器。

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详解CAN总线:CAN总线报文格式—帧间隔

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