CAN总线报文格式———标准数据帧

标准数据帧 : 用于节点向外传送数据

标准数据帧由帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段、帧结束等组成。

一、总线空闲（Bus Idle）

CAN总线空闲时，总线上会输出持续的高电平“1”。当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。

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二、帧起始（Start of Frame）

SOF是数据帧传输的起始位。发送方（sender）会发送一个显性电平作为SOF，由于总线空闲时总线会保持隐性电平，因此SOF发出后会产生一个跳变沿用于整个CAN网络的时间同步。为了在帧传输期间保持与发送方的同步，接收方会在所有隐性电平到显性电平的跳变沿进行是否与发送方保持同步的判断。如果出现偏差，接收方将按照相关相位误差量重新进行同步（重同步）。 

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三、仲裁段（Arbitration Field）

仲裁段用于写明需要发送到目的CAN节点的地址、确定发送帧类型（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数据帧还是扩展数据帧。

标准数据帧的仲裁段由11位ID标识符(0x000 ~ 0x7FF)和远程发送请求位RTR（Remote Transmission Request BIT）组成。

如下图：RTR = 0 时为数据帧，RTR = 1 时为遥控帧。CAN的线与机制决定了相同ID下数据帧优先级高于遥控帧优先级。

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四、控制段(control Field)

标准数据帧的控制段由6位组成，如下图。IDE（Identifier Extension Bit）为扩展标识符，IDE = 0 时为标准数据帧，IDE = 1 时为扩展数据帧。CAN的线与机制决定了相同ID下标准数据帧优先级高于扩展数据帧优先级。

R0作为保留位，未使用，恒为 0。

接下来4位 为数据长度位 DLC（Data Length），CAN总线为了保证每一帧的短小精悍，约定了数据帧长度 DLC≤8；即一次最大传送8个字节的数据，然后让出总线重新仲裁，以保证更高优先级的数据能够即时占用总线发送。（确保CAN总线高优先级数据的实时性）

五、数据段(Data Field)

标准数据帧传送时，紧随控制段的为数据段，数据段的长度由DLC（Data Length）决定，如DLC = 2时，则填充 2 个字节的数据。

数据传送时，首先发送最高有效位MSB，依次发送至最低有效位LSB。

六、CRC段

CRC段用于检查总线数据传输是否出错（如受电磁干扰，某一位或几位的电平反转），CRC段包括：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。

 七、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。

发送节点在 ACK 段发送 2 个位的隐性位“11”。当接收节点正确地接收到有效的报文时，接收器就会在ACK槽（ACK SLOT）位发送 ACK 应答信号 “0”。发送节点读取到总线上隐性电平“0”，则代表发送成功。否则将根据设置重新竞争总线，再次发送此数据帧。

八、帧结束（End of Frame）

帧结束为ACK段DEL界定符后紧随的 7 个“隐性”位组成。

九、间歇场（Intermission）

3位间隔场ITM与帧结束EOF、ACK的DEL界定符共同组成11位的隐性位“1” ，以分割两帧数据传送。

十、总线空闲（Bus Idle）

总线空闲为非必须段，两帧数据连续传输时，间歇场ITM可直接连接帧起始SOF。

综上，发送1个字节时，CAN总线需要传送 55bit 位，发送n个字节时需要传送 55+8 ×（n-1）个bit位。