CAN知识点总结（二）

CAN的主要功能是进行数据通讯，CAN知识点总结（一）里面总结了CAN网络中的CAN节点和CAN总线以及标准11898。总结（二）来说一下CAN的帧格式。

首先记住，显性电平对应逻辑“0”，隐形电平对应逻辑“1”，千万别混淆了！

一、下图是CAN的数据帧（Data Frame）的格式。

标准数据帧

图中只有蓝色色块的数据段Data Field才是要传递的数据。问题来了，为什么数据段的前后还有这么多信息块呢？

这是因为CAN网络里面只有两根线，一根高线一根低线。物理层面的简单注定CAN的数据格式必须含有大量的通讯协议。

一个标准的数据帧包含以下内容：

SOF 起始位（Start of Frame ）：起始位代表着数据帧的传输开始，它占位1Bit。它由发送器发送，并通过将边沿从隐性（总线空闲）更改为显性来确保全网同步。

ID 标识符（Identidier）：SOF之后是标识符（ID）。ID确定了数据帧的优先级，并负责CAN网络中发送器和收发器的关系。

RTR 远程传输请求（Remote Transmission Request）：发送器使用RTR位将帧类型（数据帧或远程帧）通知接收器。如果RTR是显性位，那表明这是数据帧。（隐性位表明是远程帧）

IDE 标识符拓展（Identifier Extension）：IDE位用于区分标准格式和扩展格式。标识符的标准格式为11位，扩展格式为29位。下图就是“标准格式和扩展格式的数据格式”。

标识符拓展

DLC 数据长度代码（Data Length Code）：DLC将有效字节的数量发送到接收器。DLC是多少，Data Field中就有多少个字节。

Data Field 数据段：一个数据帧最多可以传输八个有用字节。这八个字节放在数据段里面。

CRC 循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check）：能检测出错误，是传输安全性的保证。

• 原理：根据要传输的位（从起始位到数据段）和由ISO 11898-1定义的多项式G（x）计算出一段CRC序列，然后在要传输的位后面加上这个CRC序列。整个多项式对应于要传输的位的倍数。如果多项式的除法得到了余数，则接收器能够检测到传输错误。

ACK应答

应答ACK（Acknowledgement）：根据CRC除法的结果，接收器会向发送器回应传输是否正确。如果正确，接收器会在ACK时隙（ACK Slot）期间发送一个显性电平的ACK信号给发送器，来表示应答。注意：在接收器确认之前，ACK的信号之前一直都是隐性电平。只有传输正确之后，才改为显性电平。（看上图中ACK Slot在传输正确和传输错误时不同的电平）。

• ACK Error 应答错误：应答非常重要，如果接收器不向发送器发送显性电平，那就到不了EOF那一位，也就是说发送失败，报文需重新发送。发送失败又分几种形式： 1. 接受器在ACK时隙期间，除了向发送器发送电平，也会监视总线上的数据，如果数据与发送的数据不一致，那就表示发送失败。2. 在ACK时隙期间，如果发送器检测到ACK位依然是隐性位，那么发送失败。

DEL 界定符（Delimiter）：ACK Del始终是隐性传输（图中灰线为逻辑“1”）。

EOF 结束位（End of Frame ）：7个隐性位代表数据帧的传输结束。

二、数据传输正确的条件下的应答过程（应答为positive）：

发送器发送报文

第一步，发送器（Sender）向总线发送报文，从上图中可以看出，报文从SOF一直传输到了数据段（Data Field）。此时只有发送器和总线上有数据传输。

传输CRC段

第二步，接着传输CRC 段。此时接收器上依然没有数据传输。

ACK时隙发送应答

第三步，到了ACK时隙段，接收器要做出应答。图中两个接收器给出的应答均为传输正确，从上图中可以看出接收器发送的ACK时隙段的信号为显性电平。此时接收器那儿开始有信号传输了。

发送ACK界定符

第四步，发送ACK界定符信号。ACK界定符永远为隐性位。

传输EOF

第五步，传输EOF，数据帧传输完成。

帧间隔ITM发送

第六步，帧间隔ITM发送，整个过程完毕。

三、CAN的其他帧。除了用于数据传输的数据帧之外，CAN还规定了其他的格式，例如远程帧 Remote Frame和错误帧Error Frame。

远程帧Remote Frame: 远程帧是一种帧类型，通过该帧类型可以从任何CAN节点请求用户数据，即数据帧。但是，这些几乎不用于汽车中，因为汽车里的数据基于信息生产者的主动性。

• 远程帧可以用标准格式和扩展格式传输。

标准远程帧格式

• 远程帧和数据帧的区别：

除缺少数据字段外，远程帧的结构与数据帧的结构相对应。数据和远程帧之间的区别是使用RTR位（远程传输请求）。RTR显性位表明该帧是数据帧，隐性位表明该帧是远程帧。

• 作用原理：

1. CAN节点一接收到ID与其自身数据帧的ID相同的远程帧，便会回复相应的数据帧。

2. 对于带有对象存储的CAN控制器，CAN控制器会自动应答远程帧。没有对象存储的CAN控制器必须通知主机，以便它可以启动响应。

3. 一般来说，远程帧的请求后紧跟相应数据帧的请求答案。但是，可以在请求和答案之间推送优先级更高的CAN消息。

错误帧 Error Frame：错误帧可用于发信号通知在通信过程中发现的错误。错误帧的传输伴随正在进行的消息传输的终止。

来源：所有图均来源于Vector官网 https://elearning.vector.com/