CAN协议帧结构

一、数据帧的整体结构

┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┬───────┐  
│ SOF   │ ID[11]│ RTR   │ IDE   │ DLC   │ Data  │       │       │       │       │ CRC   │  
│(1bit) │(11bit)│(1bit) │(1bit) │(4bit) │(0-8B) │       │       │       │       │(16bit)│  
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┼───────┤  
│ 显性  │ ID值  │ 显性  │ 显性  │ DLC值 │ 数据0 │ 数据1 │ 数据2 │ ...   │ 数据N │ CRC值 │  
│(0)    │(决定优先级)│(数据帧)│(标准帧)│(数据长度)│       │       │       │       │       │(校验)  
└───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘  └───────┬───────┘ (如果是扩展帧，则ID为29位，且IDE为隐性)  │  扩展ID[18] (仅扩展帧有)  EOF (帧结束，通常为一系列隐性位，不在此图中表示)  
ACK槽 (确认槽，用于接收节点发送确认信号，也不在此图中表示)

CAN数据帧由多个字段组成，每个字段都承载着特定的信息，以确保数据在CAN总线上的高效、准确传输。

二、开始帧（Start of Frame, SOF）

• 功能：开始帧标志着数据帧的起始，它是一个特殊的位模式，用于同步总线上的所有节点。
• 实现：在CAN 2.0B规范中，开始帧是一个显性位（逻辑0）。

三、ID字段（Identifier Field）

• 功能：ID字段用于标识数据帧的优先级和类型。在CAN总线上，多个节点可能同时尝试发送数据。此时，ID字段的值决定了哪个数据帧将首先被传输。ID值越小，优先级越高。
• 长度：在标准帧中，ID字段为11位；在扩展帧中，ID字段为29位（但前11位与标准帧相同，后18位为扩展部分）。

四、RTR位（Remote Transmission Request Bit）

• 功能：RTR位用于区分数据帧和远程帧。当RTR位为显性（逻辑0）时，表示该帧为数据帧；当RTR位为隐性（逻辑1）时，表示该帧为远程帧。远程帧用于请求发送特定ID的数据帧。

五、IDE位（Identifier Extension Bit）

• 功能：IDE位用于标识帧是标准帧还是扩展帧。在标准帧中，IDE位为显性（逻辑0）；在扩展帧中，IDE位为隐性（逻辑1）。IDE位的设置决定了ID字段的长度和帧的格式。

六、DLC（Data Length Code）

• 功能：DLC字段表示数据区的字节数。它告诉接收节点数据区中有多少个字节的数据需要接收。
• 长度：DLC字段通常为4位，可以表示0到8个字节的数据长度（在某些CAN实现中，DLC字段可能更长，以支持更多的数据长度）。

七、数据区（Data Field）

• 功能：数据区是实际传输数据的部分。它包含了节点想要发送给其他节点的信息。
• 长度：数据区的长度由DLC字段决定，最多可以包含8个字节的数据（在某些CAN实现中可能更多）。

八、CRC校验码（Cyclic Redundancy Check）

• 功能：CRC校验码用于检测数据帧在传输过程中是否发生了错误。它通过对数据帧的特定部分（通常是ID字段、RTR位、IDE位、DLC字段和数据区）进行多项式运算来生成。
• 实现：接收节点在接收到数据帧后，会对相同的部分进行相同的多项式运算，并将结果与发送节点发送的CRC校验码进行比较。如果两者相同，则表示数据帧在传输过程中没有发生错误；如果不同，则表示发生了错误，接收节点将丢弃该数据帧。

九、ACK槽（Acknowledgment Slot）

虽然ACK槽不是数据帧的一部分，但它在数据帧的传输过程中起着重要作用。ACK槽位于数据帧和错误帧之间，用于接收节点向发送节点发送确认信号（显性位表示确认，隐性位表示未确认）。如果接收节点正确接收了数据帧，它将在ACK槽期间发送一个显性位作为确认信号。

十、帧结束（End of Frame, EOF）

• 功能：帧结束标志着数据帧的结束。它是一系列隐性位，用于告知总线上的其他节点该数据帧已经传输完毕。