CAN总线结构与CAN总线标准帧

我知道，我对与电子有关的所有事情都很着迷，但不论从哪个角度看，今天的现场可编程门阵列(FPGA)，都显得“鹤立鸡群”，真是非常棒的器件。如果在这个智能时代，在这个领域，想拥有一技之长的你还没有关注FPGA，那么世界将抛弃你，时代将抛弃你。作者ALIFPGA，多年FPGA开发经验，所有文章皆为多年学习和工作经验之总结。

CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

CAN总线结构

CAN总线规范采用了ISO-OSI（Open System Interconnection Reference Model，开放式通信系统互联参考模型）的三层网络结构，有三种不同的器件与之相对应。

对应物理层的是收发器；

对应数据链路层的是CAN控制器；

应用层上主要是用户特殊的应用，对应的器件是微控制器。

CAN总线标准帧

标准帧11位标识符。

帧类型数据帧、远程帧、错误帧和过载帧

数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。总线上传输的大多是这个帧。

远程帧：由总线单元发出，请求发送具有同一识别符的数据帧。数据帧（或远程帧）通过帧间空间与其他各帧分开。

错误帧：任何单元一但检测到总线错误就发出错误帧。

过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时。

帧以起始帧（SOF）位开始， SOF 为显性状态，允许所有节点的硬同步。SOF之后是仲裁字段，由12个位组成，分别为11个标识位和一个远程发送请求（Remote TransmissionRequest， RTR）位。RTR 位用于区分报文是数据帧

（RTR 位为显性状态）还是远程帧（RTR 位为隐性状态）。

仲裁字段之后是控制字段，由6 个位组成。控制字段的第一位为标识扩展（Identifier Extension，IDE）位，该位应是显性状态来指定标准帧。标识扩展位的下一位为零保留位（RB0），CAN 协议将其定义为显性位。控制

字段的其余4 位为数据长度码（Data Length Code，DLC），用来指定报文中包含的数据字节数（0 到8 字节）。

控制字段之后为数据字段，包含要发送的任何数据字节。数据字段长度由上述DLC 定义（0 到8 字节）。

数据字段之后为循环冗余校验（CRC）字段，用来检测报文传输错误。CRC 字段包含一个15 位的CRC 序列，之后是隐性的CRC 定界位。

最后一个字段是确认字段（ACK），由2 个位组成。在确认时隙（ACK Slot）位执行期间，发送节点发出一个隐性位。任何收到无错误帧的节点会发回一个显性位（无论该节点是否配置为接受该报文与否）来确认帧收到无误。确认字段以隐性确认定界符结束，该定界符可能不允许被改写为显性位。