CAN总线原理

一、基础信息

CAN总线为异步、半双工通信，线路分为闭环与开环，常见模式为闭环线路，采用双绞线、差分信号形式

隐形状态为1，CAN_H和CAN_L压差为0v，所有设备不使能；

显性状态为0，CAN_H和CAN_L压差为2v，分别为3.5v和1.5v，设备使能，因此在总线仲裁的时候0状态优先级高；

二、仲裁机制

1、服从先来后到，只有连续监测到11个高电平的时候才可以发送数据，因此需要在消息帧的数据段进行位填充，避免其他设备误认为总线空闲；

2、当有多个设备同时发送数据时，启用仲裁机制，最先发送0最多的设备获胜，该机制能够在不破换有效数据的情况下完成仲裁，具有较高的效率；

三、帧结构

CAN总线的帧结构包括标准帧和扩展帧两种形式，由1位标志位IDE判断。帧结构包含以下7部分（场）：

| 场序列 | 字段名 | 长度 | 说明 |

| 1 | 帧起始（SOF） | 1 bit | 一个显性位（'0'），表示一帧开始，用于同步。 |

| 2 | 仲裁场 | 11bit / 29 bit | 决定报文优先级和帧类型，包含ID和关键控制位。 |

| 3 | 控制场 | 6 bit | 包含数据长度代码（DLC），指明数据场有多少个字节。 |

| 4 | 数据场 | 0-8 byte | 实际要传输的数据，长度由DLC指定。 |

| 5 | CRC场 | 16 bit | 循环冗余校验码，用于校验传输是否正确。 |

| 6 | ACK场 | 2 bit | 发送器发出隐性位，任何正确接收的节点用显性位应答。 |

| 7 | 帧结束 | 7 bit | 7个隐性位，表示帧结束。 |

其中ACK的总线权限短暂交由接受设备接管，由接收设备发送标志位0来确认收到，因此ACK标志位前后各有一个空闲位用于权限交接，CRC场的最后一位和ACK场的最后一位。