CAN学习笔记（一）CAN入门

CAN学习笔记（一）CAN入门

参考链接：https://blog.csdn.net/2301_77952570/article/details/131114941

CAN收发器的作用

• 发：将TTL电平转换为CAN专用电压的差分信号
• 收：将CAN的差分信号转换为TTL电平

高低电平的定义

• CAN_High - CAN_Low < 0.5V 时候为隐性的，逻辑信号表现为"逻辑1"，即高电平。
• CAN_High - CAN_Low > 0.9V 时候为显性的，逻辑信号表现为"逻辑0"，即低电平。

​ 显隐之间存在优先级的关系，显性的优先级高于隐性（常用于仲裁机制）

通信过程概述

CAN中并无地址的概念。少了像IIC中的SCL地址线、SPI中的片选信号线，简洁的物理层决定了 CAN 必然要配上一套更复杂的协议。

空闲状态

在CAN协议中，当总线上的上出现连续的11位隐性电平（两根线电压差小于0.5V），表示总线就处于空闲状态。

开始数据传输

报文：报文 = 帧 = 帧起始（开始位 + 地址 + 控制） + 原始数据 + 帧结束（CRC + 结束位）

每次发送数据前，节点都会监听总线的状态，如果总线状态为空闲时，它就会立即向总线上发送自己的帧。

帧分为5种

1. 数据帧：用于节点向外传送数据
2. 遥控帧：用于向远端节点请求数据
3. 错误帧：用于向远端节点通知校验错误，请求重新发送上一个数据
4. 过载帧：用于通知远端节点；本节点尚未做好接受准备
5. 帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来

下面是CAN数据帧的标准格式

域段	域段名	位宽:bit	描述
帧起始	SOF（Start Of Frame）	1	数据帧起始标志，固定为1bit显性（'b0）
仲裁段	Identify（ID）	11	本数据帧的 ID 信息， ID 信息的作用： ① 如果同时有多个节点发送数据时，作为优先级依据（仲裁机制）； ② 目标节点通过 ID 信息来接受数据（验收滤波技术）
RTR	Remote Transmission Request BIT	1	RTR标识是否是远程帧（0，数据帧；1，远程帧），在数据帧里这一位为显性('b0)
IDE	Identifier Extension Bit	1	IDE用于区分标准格式与扩展格式，在标准格式中 IDE 位为显性（‘b0），在扩展格式里 IDE 位为隐性（’b1）
R0	保留位	1	1bit保留位，固定为1'b0
DLC	data length	4	由 4 位组成，MSB 先行（高位先行），它的二进制编码用于表示本报文中的数据段含有多少个字节， DLC 段表示的数字为0到8，若接收方接收到 9~15 的时候并不认为是错误
数据段	data	0~64	据帧的核心内容，它由 0~8 个字节(0 ~ 64位)组成，MSB 先行
CRC段	CRC	15	段用于检查帧传输错误，发送方以一定的方法计算包括：帧起始、仲裁段、控制段、数据段； 接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较，如果不同则会向发送端反馈出错信息，重新发送； 计算和出错处理一般由 CAN 控制器硬件完成或由软件控制最大重发数。
CRC界定符		1	CRC 界定符（用于分隔的位），为隐性位(1'b1)，主要作用是把CRC 校验码与后面的 ACK 段间隔起来
ACK 槽	ACK slot	1	在 ACK 槽位中，发送端发送的为隐性位，而接收端则在这一位中发送显性位以示应答； 发送 ACK/返回 ACK这个过程使用到回读机制，即发送方先在 ACK 槽发送隐性位后，回读到的总线上的电平为显性0， 发送方才知道它发送成功了，不用重发
ACK界定符		1	在 ACK 槽和帧结束之间由 ACK 界定符间隔开，为隐性位
帧结束	EOF	7	由发送端发送 7 个隐性位表示结束

仲裁机制

用到了线与机制和回读机制（显性位的优先级高于隐性位）

位时序

每一位数据分为四段，最小的时间单位是Tq，一个位由8~25个Tq组成。

段名称	用途	时间范围
同步段（ SS ）	用于同步边沿，如果跳变边沿不在同步段，则需要通过PBS补偿	1Tq
传播时间段（ PTS ）	用于补偿网络的物理延时时间	1~8Tq
相位缓冲段1（ PBS1 ）	补偿边沿阶段的误差，在重新同步的时候可以加长	1~8Tq
相位缓冲段2（ PBS2 ）	补偿边沿阶段的误差，在重新同步的时候可以缩短	2~8Tq