CAN总线知识总结

01报文

报文是以帧（Frame）的格式发送，每帧又有七个部分：

起始段(Start Of Frame-SOF)：1bit ；

仲裁段(Arbitration Field)：12bits或30bits。包含标识符位（Identifier field-ID）和远程发送请求位（Remote Transfer Request-RTR）。

控制段（Control Field）：6 bits。扩展标识符位（Identifier Extension bit-IDE，1 bit）；保留位0（Reseved bit0-r0，1 bit）;数据长度编码位（Data Length Code-DLC，4 bits）。

数据段（Data Field）：发送数据的内容，最多8个字节。

循环校验段（CRC Field）：包括循环校验序列（CRC Sequence）15bits （用于校验传输是否正确）和界定符（Delimiter，DEL）1bit（表示循环校验序列的结束）。

确认段（ACK Field）：包括确认位（ACK SLOT）1 bit（节点收到正确的CRC序列时，发送端的ACK位被置位） 和界定符（Delimiter，DEL）1 bit（隐性信号）。

结束段（End of Frame-EOF）：7 bits，隐性信号，表示帧的结束。

Frame

DLC的编码规则：表示该帧实际发送的数据的长度（以字节为单位）

CAN总线的标准帧和扩展帧主要决定帧ID的长度，标准帧的帧ID长度是11位，帧ID的范围是000-7FF。扩展帧的帧ID长度是29位，帧ID的范围是0000 0000-1FFF FFFF。

CANopen帧ID最多是11位的，因此是标准帧；而SAE 1939协议通常是18XX XXXX的帧ID，是29位的，因此是扩展帧。

区别是仲裁段与控制段有所不同：

仲裁段包括五个部分：

基本标识符位（Base identifier-Base ID），11 bits，与标准格式的标识符相同；

替代远程请求位（Substitute Remote Request Bit，SRR），1 bit，隐性信号；

扩展位（Identifier Extension bit，IDE），1 bit，标识扩展帧还是标准帧；

扩展标识ID位（Extended Identifier， Extended ID）,18 bits，存放扩展标识ID；

远程发送请求位（Remote Transmission Request，RTR），1 bit，数据帧中为显性信号，远程帧中为隐性信号；

控制段：6 bits，与标准帧不同的是：用保留1（r1）取代了标准帧的IDE，r0和DLC是一样的；也就是说，扩展帧有两个保留位r1 和r0，这两个保留位均需要发送显性信号。

02 CAN ID

CAN ID 和 CAN 报文的关系：CAN ID是CAN报文的组成部分，穿插在CAN报文中，具体如下图，解析报文时用到的主要是帧ID和数据两部分。

下蓝色框中29位 CAN ID，红色框为8字节的数据

ID是赋给帧的，不是直接给节点的。在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时,根据标识符(CAN ID)的值决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。

CAN总线ID作用

1、主要用作CAN总线的仲裁使用，所以一般来说网络上的每个节点（向总线上发送）的ID应该有所不同。ID值越低，报文优先级越高，在两组不同ID报文同时上线时候，仲裁机制使得ID值低的占用总线，ID值高的退出。

2、ID域可以是11位和29位，其值和含义可以由用户自定义，可以用作高层协议的管理，比如CANopen等协议中把ID的部分做为“源地址”，部分作为“目的地址”，这样CAN报文从哪来到哪去都清晰了。

3、ID的另一个作用是配合接收方滤波使用，就是说一般接收的滤波器可以设定接收ID的范围等，用于过滤掉不需要接收的信息，减轻CPU的处理负担。

远程帧与数据帧的区别

远程帧和数据帧区别是远程帧的RTR位为1，且没有数据段。远程帧的作用是发送特定的CAN ID（注意不是向特定的CAN ID发送），然后对应的ID的CAN节点收到远程帧之后，自动返回一个数据帧。

03 CAN总线负载计算

例：假设CAN总线波特率为1M Baud，总线发送时间间隔为10ms，报文为数据帧（8个字节数据），那么10ms内总线能够支持的最大报文数量是多少？

第一步：根据通讯波特率计算10ms总共可以发送多少bit

(1000000/1000)*10=10000bit

第二步：计算最长的一帧报文有多少bit

1sof + 29id + 1lde + 1rtr + 1ssr + 2r + 4dlc + 8*8data + 16crc + 2ack + 7eof = 128bit

第三步：计算10ms内可以支持的报文数目

10000/128 = 78

当10ms间隔的报文数超过78条时就会出现丢帧，总线饱和。

CAN总线负载率一般要求在30%左右。

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