协议_CAN协议

物理层特征

信号传输原理：

CAN控制器根据CAN_L和CAN_H上的电位差来判断总线电平，总线电平分为显性电平（CAN_H与CAN_L压差 = 2v）、隐性电平（CAN_H与CAN_L压差 = 0v），发送方通过总线电平的变化，将消息传递给接收方，其中显性电平对应逻辑0、隐形电平对应逻辑1。

硬件连接：

单片机的CAN接口通过TJA1050芯片与CAN总线进行连接，TJA1050会将单片机的逻辑信号转换成CAN_H和CAN_L。

CAN帧

CAN帧有数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、间隔帧这五种，

数据帧、遥控帧有标准格式和扩展格式这两种，标准格式有11个标识符（ID），扩展格式有29个ID，这个ID决定了信息的优先级。

数据帧的组成：

数据帧由7部分组成，含义如下：

• 帧起始：

表示数据帧的开始，一个位的显性电平

• 仲裁段：

表示该帧优先级的段（ID）。

标准格式下该段由11个基本ID、RTR组成，其中：基本ID禁止高7位都为隐性（1111111xxxx不允许），RTR表示远程请求位（0表示数据帧，1表示远程帧）

扩展格式下该段由1个基本ID、SRR、扩展ID、RTR组成，其中：基本ID与标准格式的基本ID完全一样，SRR替代RTR（应设置为1），IDE表示标识符选择位（这里应为1，代表扩展标识符）

• 控制段：

表示数据的字节数及保留位的段

标准格式下该段由IDE、r0、DLC组成，其中r0为保留位（发送必须为0，接收无要求），DLC为数据长度码（范围是0~8，代表接收/发送的数据长度，单位为字节），IDE表示标识符选择位（这里应为0，代表标准标识符）。

扩展格式下该段由r0、r1、DLC组成，其中r0、r1为保留位与标准格式要求一致，DLC也与标准格式含义一致。

• 数据段：

数据的内容，一帧可以发送0~8个字节的数据，高位先输出。

• CRC段：

检查帧的传输错误的段，检查范围是帧起始、仲裁段、控制段、数据段这4个段做CRC运算，存放到CRC区域。

接收方以相同的方式对接收到的这4个段进行CRC运算，并把运算结果与数据帧的CRC段进行比较，如果结果不一致则报错。

• ACK段：

表示确认正常接收的段，由ACK槽、ACK界定符组成。发送方将数据帧的ACK段设置为11，接收方接收到正确的消息后，在ACK槽发送0。

注意：发送ACK的是接收到正常消息的、不处于总线关闭态和休眠态的所有接受单元，发送单元只设置ACK段，不发送ACK段。正常消息代表无填充错误、格式错误、CRC错误。

• 帧结束：

表示数据帧结束的段，由7个1组成。

下图为帧的结构框图，其中D代表显性电平，R代表隐性电平。 

总线仲裁 

总线空闲时，一个发送单元开始发送数据，其余发送单元无法抢占，直到该发送单元发送完毕。

多个发送单元同时发送时，从ID位开始比较，显性单元（0）多的单元优先级高。

位时序

位速率：

发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数，也就是波特率。

位时序：

一个位可以分成同步段（SS）、传播时间段（PTS）、相位缓冲段1（PBS1）、相位缓冲段2（PBS2），这些段由Time Quantum（Tq）的最小时间单位构成。

这种一个位分为4个段，每个段分为多个Tq的时序叫做位时序。通过设置位时序，多个单元可以同时采样，也可以任意设置采样点。

位时间：

位时间 = 1/波特率。

如果1bit被分为了10Tq，1个Tq=0.1us，那么计算可得波特率=1MHz。