CAN總線由Bosch公司在1980年代開發(fā)，旨在為汽車電子系統(tǒng)提供一個(gè)可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著技術(shù)的發(fā)展，CAN總線已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)和自動(dòng)化領(lǐng)域。

2. CAN總線數(shù)據(jù)幀概述

CAN總線的數(shù)據(jù)幀由多個(gè)字段組成，每個(gè)字段都有特定的功能和長(zhǎng)度。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的CAN數(shù)據(jù)幀包括以下部分：

• 幀起始 （SOF）：表示數(shù)據(jù)幀的開始，由一個(gè)顯性位（邏輯0）組成。
• 仲裁段 ：用于確定發(fā)送優(yōu)先級(jí)。
• 幀ID ：標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的唯一標(biāo)識(shí)符。
• 遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位 （RTR）：指示這是一個(gè)數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀。
• 控制段 ：包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼（DLC）。
• 數(shù)據(jù)段 ：包含實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
• 校驗(yàn)段 ：用于錯(cuò)誤檢測(cè)。
• 循環(huán)冗余校驗(yàn) （CRC）：確保數(shù)據(jù)的完整性。
• 確認(rèn)段 ：由應(yīng)答位（ACK）組成，用于確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的接收。
• 幀結(jié)束 ：由7個(gè)隱性位（邏輯1）組成，表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。

3. 詳細(xì)解析

3.1 幀起始（SOF）

幀起始是一個(gè)單獨(dú)的位，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的開始。在CAN總線上，邏輯0表示顯性電平，邏輯1表示隱性電平。幀起始總是一個(gè)顯性位，即邏輯0。

3.2 仲裁段

仲裁段由幀ID、RTR位和控制段組成。

• 幀ID ：長(zhǎng)度為11位（標(biāo)準(zhǔn)幀）或29位（擴(kuò)展幀），用于標(biāo)識(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。幀ID越小，優(yōu)先級(jí)越高。
• RTR位 ：遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位，1位。如果RTR=0，表示這是一個(gè)數(shù)據(jù)幀；如果RTR=1，表示這是一個(gè)遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求接收器發(fā)送具有相同幀ID的數(shù)據(jù)幀。
• 控制段 ：包括DLC（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼），4位，指示數(shù)據(jù)段中數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量。

3.3 數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段由0到8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)組成，具體長(zhǎng)度由DLC字段指定。數(shù)據(jù)段用于傳輸實(shí)際的數(shù)據(jù)。

3.4 校驗(yàn)段

校驗(yàn)段包括CRC校驗(yàn)和CRC界定符。

• CRC校驗(yàn) ：16位，用于檢測(cè)數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中的錯(cuò)誤。
• CRC界定符 ：1位，用于標(biāo)識(shí)CRC校驗(yàn)的結(jié)束。

3.5 確認(rèn)段

確認(rèn)段由兩個(gè)ACK位組成，用于接收器確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的接收。如果接收器正確接收了數(shù)據(jù)幀，它會(huì)發(fā)送一個(gè)ACK位。

3.6 幀結(jié)束

幀結(jié)束由7個(gè)隱性位組成，用于標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。

4. 數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收

當(dāng)一個(gè)ECU想要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)幀，并將其發(fā)送到CAN總線上。其他ECU會(huì)監(jiān)聽總線上的通信，并根據(jù)幀ID確定是否需要接收該數(shù)據(jù)幀。如果需要，接收器會(huì)發(fā)送ACK位以確認(rèn)接收。發(fā)送器在收到ACK位后，會(huì)結(jié)束數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。

5. 錯(cuò)誤處理

CAN總線具有強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測(cè)和處理機(jī)制。如果檢測(cè)到錯(cuò)誤，CAN控制器會(huì)發(fā)送一個(gè)錯(cuò)誤幀，并可能引起總線上的仲裁過程，以確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。

6. 結(jié)論

了解CAN總線數(shù)據(jù)幀的結(jié)構(gòu)對(duì)于開發(fā)和維護(hù)CAN通信系統(tǒng)至關(guān)重要。數(shù)據(jù)幀的每個(gè)部分都有其特定的功能，確保了數(shù)據(jù)的可靠傳輸和系統(tǒng)的高效運(yùn)行。隨著技術(shù)的發(fā)展，CAN總線協(xié)議也在不斷更新，以滿足更高速度和更大數(shù)據(jù)量的需求。