CAN協(xié)議數(shù)據(jù)幀的介紹

通過 CAN 總線傳輸數(shù)據(jù)是需要按照一定協(xié)議進(jìn)行的，CAN 協(xié)議提供了 5種幀格式來傳輸數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯(cuò)誤幀、過載幀和幀間隔。其中數(shù)據(jù)幀和遙控幀有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種，標(biāo)準(zhǔn)格式有 11 位標(biāo)識(shí)符（ID），擴(kuò)展格式有 29個(gè)標(biāo)識(shí)符（ID）。這 5 中幀的用途見表：

1、數(shù)據(jù)幀

數(shù)據(jù)幀由 7 段組成：

①、幀起始，表示數(shù)據(jù)幀開始的段。②、仲裁段，表示該幀優(yōu)先級(jí)的段。③、控制段，表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段。④、數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)的內(nèi)容，一幀可發(fā)送 0~8個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。⑤、CRC 段，檢查幀的傳輸錯(cuò)誤的段。⑥、ACK 段，表示確認(rèn)正常接收的段。⑦、幀結(jié)束，表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段。

數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖給出了數(shù)據(jù)幀標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種幀結(jié)構(gòu)，圖中 D 表示顯性電平 0、R 表示隱性電平 1，D/R 表示顯性或隱性，也就是 0 或1，我們來簡(jiǎn)單分析一下數(shù)據(jù)幀的這 7 個(gè)段。

①、幀起始

幀起始很簡(jiǎn)單，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式都是由一個(gè)位的顯性電平 0 來表示幀起始。

②、仲裁段

仲裁段表示幀優(yōu)先級(jí)，仲裁段結(jié)構(gòu)如圖所示：

標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的仲裁段不同，從圖可以看出，標(biāo)準(zhǔn)格式的 ID 為 11 位，發(fā)送順序是從 ID10 到 ID0，最高 7 位 ID10~ID4不能全為隱性（1），也就是禁止 0X1111111XXXXX這樣的 ID。擴(kuò)展格式的 ID 為 29 位，基本 ID 從 ID28 到 ID18，擴(kuò)展 ID 由ID17 到 ID0，基本ID 與標(biāo)準(zhǔn)格式一樣，禁止最高 7 位都為隱性。

③、控制段

控制段由 6 個(gè)位構(gòu)成，表示數(shù)據(jù)段的字節(jié)數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的控制段略有不同，如圖所示：

圖中 r1 和 r0 為保留位，保留位必須以顯性電平發(fā)送。DLC 為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，高位在前，DLC 段有效值范圍為 0~8。

④、數(shù)據(jù)段

數(shù)據(jù)段也就是幀的有效數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式相同，可以包含 0~8 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，從最高位（MSB）開始發(fā)送，結(jié)構(gòu)如圖所示：

⑤、CRC 段

CRC 段保存 CRC 校準(zhǔn)值，用于檢查幀傳輸錯(cuò)誤，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式相同，CRC 段結(jié)構(gòu)如圖所示：

從圖可以看出，CRC 段由 15 位的 CRC 值與 1 位的 CRC 界定符組成。CRC值的計(jì)算范圍包括：幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段，接收方以同樣的算法進(jìn)行計(jì)算，然后用計(jì)算得到的 CRC 值與此 CRC段進(jìn)行比較，如果不一致的話就會(huì)報(bào)錯(cuò)。

⑥、ACK 段

ACK 段用來確認(rèn)接收是否正常，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式相同，ACK 段結(jié)構(gòu)如圖所示：

從圖可以看出，ACK 段由 ACK 槽（ACK Slot）和 ACK 界定符兩部分組成。發(fā)送單元的 ACK，發(fā)送 2
個(gè)隱性位，而接收到正確消息的單元在 ACK 槽（ACK Slot）發(fā)送顯性位，通知發(fā)送單元正常接收結(jié)束，這個(gè)過程叫發(fā)送 ACK/返回 ACK。發(fā)送 ACK的是所有接收單元中接收到正常消息的單元，所謂正常消息是指不含填充錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤的消息，這些接收單元既不處于總線關(guān)閉態(tài)也不處于休眠態(tài)的所有接收單元中。

⑦、幀結(jié)束

最后就是幀結(jié)束段，標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式相同，幀結(jié)束段結(jié)構(gòu)如圖所示：

從圖可以看出，幀結(jié)束段很簡(jiǎn)單，由 7 位隱性位構(gòu)成。