一、什么是CAN总线

CAN总线是由BOSCH公司开发的一种简洁易用、传输速度快、易扩展、可靠性高的串行通信总线，广泛应用于汽车、嵌入式、工业控制等领域。

简而言之，CAN总线是一种通讯方式，类似于我们常用的UART、IIC等，都只是一种通讯的手段。

二、CAN总线特征

两根通信线(CAN_H、CAN_L)，线路少，无需共地差分信号通信，抗干扰能力强

高速CAN(ISO11898):125k~1Mbps,<40m

低速CAN (ISO11519) :10k~125kbps,<1km

异步，无需时钟线，通信速率由设备各自约定:

半双工，可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序11位/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级

可配置1~8字节的有效载荷

可实现广播式和请求式两种传输方式

应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理等特性

三、CAN总线的规定

1、电平标准

CAN总线采用差分信号，即两线电压差（VCAN_H-VCAN_L）传输数据位

高速CAN规定：

电压差为0V时表示逻辑1（隐性电平）

电压差为2V时表示逻辑0（显性电平）

低速CAN规定：

电压差为-1.5V时表示逻辑1（隐性电平）

电压差为3V时表示逻辑0（显性电平）

2、硬件电路

注意：高速CAN的120Ω电阻起到两个作用，第一个就是防止回波反射，如果没有这个电阻 信号波形会在线路终端反射，进而干扰原始信号，第二个作用就是“收紧”CAN_H和CAN_L的电压，能够快速的将电压拉到同一个水平线上。

四、CAN总线的帧格式及规范

1、数据帧

SOF（Start of Frame）：帧起始，表示后面一段波形为传输的数据位

ID（Identify）：标识符，区分功能，同时决定优先级

RTR（Remote Transmission Request ）：远程请求位，区分数据帧和遥控帧

IDE（Identifier Extension）：扩展标志位，区分标准格式和扩展格式

SRR（Substitute Remote Request）：替代RTR，协议升级时留下的无意义位

r0/r1（Reserve）：保留位，为后续协议升级留下空间

DLC（Data Length Code）：数据长度，指示数据段有几个字节

Data：数据段的1~8个字节有效数据

CRC（Cyclic Redundancy Check）：循环冗余校验，校验数据是否正确

ACK（Acknowledgement）：应答位，判断数据有没有被接收方接收

CRC/ACK界定符：为应答位前后发送方和接收方释放总线留下时间

EOF（End of Frame ）：帧结束，表示数据位已经传输完毕

2、遥控帧

遥控帧无数据段，RTR为隐性电平1，其他部分与数据帧相同

3、错误帧

总线上所有设备都会监督总线的数据，一旦发现“位错误”或“填充错误”或“CRC错误”或“格式错误”或“应答错误” ，这些设备便会发出错误帧来破坏数据，同时终止当前的发送设备

4、过载帧

当接收方收到大量数据而无法处理时，其可以发出过载帧，延缓发送方的数据发送，以平衡总线负载，避免数据丢失

5、帧间隔

将数据帧和遥控帧与前面的帧分离开

6、位填充规范

位填充规则：发送方每发送5个相同电平后，自动追加一个相反电平的填充位，接收方检测到填充位时，会自动移除填充位，恢复原始数据

例如：

即将发送：     100000110   10000011110

实际发送：     1000001110   1000001111100

实际接收：     1000001110   1000001111100

移除填充后：  100000110   10000011110

位填充作用：

增加波形的定时信息，利于接收方执行“再同步”，防止波形长时间无变化，导致接收方不能精确掌握数据采样时机

将正常数据流与“错误帧”和“过载帧”区分开，标志“错误帧”和“过载帧”的特异性

保持CAN总线在发送正常数据流时的活跃状态，防止被误认为总线空闲