⼀⽂读懂CAN
1、CAN定义
CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串⾏通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、⽅便性、低功耗、低成本的要求，各种各样的电⼦控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所⽤的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进⾏⼤量数据的⾼速通信”的需要，1986 年德国博世公司开发出⾯向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进⾏了标准化，在欧洲已是汽车⽹络的标准协议。
CAN两个ISO国际标准：单词不用记下载
1）ISO11898 ：定义了通信速率为 125 kbps～1 Mbps 的⾼速 CAN 通信标准，属于闭环总线，传输速率可达1Mbps，总线长度 ≤ 40⽶。
2）ISO11519：定义了通信速率为 10～125 kbps 的低速 CAN 通信标准，属于开环总线，传输速率为40kbps时，总线长度可达1000⽶。
2、种类
CAN总线根据CAN收发器的不同⼜分为3种：
1）⾼速CAN：
a.根据线缆的长度提供从5Kbit/s到1Mbit/s的波特率
b.⾼速CAN⽹络在每个⽹络端点端接⼀个120欧姆的电阻
c.电平静默为2.5V，上下限是3.5V和1.5V
2）容错CAN：
a.提供从5 Kbit/s到125 Kbits/s的波特率
b.显性时则为1V和4V
3）单线CAN：
a.提供从5 Kbit/s到125 Kbits/s的波特率
b.单线CAN的波特率⼀般为33.3KHz
3、⼀般燃油车的CAN⽹络分类
1）PT CAN (PowerTrain CAN ) 动⼒总成CAN总线
2）CH CAN (Chassis CAN) 底盘控制CAN总线
3）Body CAN车⾝控制总线
4）Info CAN ( Infomercial CAN ) 娱乐系统总线
5）DiagCAN ( Diagno CAN ) 诊断控制总线
4、汽车CAN⽹络拓扑图
5、CAN⽹关
CAN⽹关是整个CAN⽹络的核⼼, 控制着整车5条CAN总线的各类信号转发与处理
读86、CAN组成
在实际应⽤中，CAN总线的⼀个帧主要由帧信息，帧ID和帧数据组成。
雅美佳外语1）帧信息：四类，标准数据帧（汽油车、电机）、标准远程帧（少见）、扩展数据帧（⼴⼤柴油车、部分汽油车）、扩展远程帧（少见）。
2）帧ID：是CAN的⼀种“地址”。CAN有个特点是竞争机制，帧ID越⼩越有占⽤总线资源的权利，越会优先发送。DBC⽂件：在车辆⾏业中，如果对车辆CAN总线上的每个帧ID及每个帧数据都做出了标准的解释，形成了⽂件的话，此⽂件为DBC⽂件。
星期英文3）帧数据：与串⼝相⽐，CAN的帧数据只有8个字节，即64个位，不会再多了。但CAN FD作为新型总线解决了仅有8字节这个问题。
4）终端电阻：CAN和RS485⼀样，要在终端减少差分信号的反射，如不在两个终端加电阻，信号会反弹回来影响通讯。终端电阻在CAN总线上要有两个，阻值为120欧姆，并联，最远的两端⼀边⼀个。如果有多个节点的话，终端电阻应适当加⼤。
5）波特率：常见的CAN波特率⼤多都是整数。常见的车辆波特率有500K，250K，125K，100K。
7、CAN标准
CAN标准分为底层标准（物理层和数据链路层）和上层标准（应⽤层）两⼤类。
底层标准：
CAN底层标准都相同，涵盖OSI模型中的物理层和数据链路层，与ISO/OSI模型的对应关系如下图所⽰：
ISO 11898-1：数据链路层协议，描述CAN总线的基本架构，定义不同CAN总线设备在数据链路层通信⽅式
•
ISO 11898-2：⾼速CAN总线物理层协议，最⾼数据传输速率 1Mbps，应⽤为两线平衡式信号（CAN_H, CAN_L）
•
ISO 11898-3：定义低速CAN总线（LS-CAN, Fault-Tolerant CAN）物理层标准，数据传输速率在 5Kbps ~金貂取酒
125Kbps 。Fault-Tolerant是指总线上⼀根传输信号失效时，依靠另外的单根信号也可以通信
•
ISO 11898-4：定义CAN总线中的时间触发机制（Time-Triggered CAN, TTCAN），定义与ISO 11898-1 配合的帧同步实体，实现汽车ECU之间基于时间触发的通信⽅式。七宝外国语小学
上层标准：
涉及到例如流控制、设备寻址和⼤数据块传输控制等，不同应⽤领域或制造商会有不同的做法，没有统⼀的国际标准
8、帧分类
CAN总线定义四种帧类型：
1）数据帧
⽤于发送单元向接收单元传送数据的帧
数据帧的帧结构图：
SOF：表⽰数据帧开始；（1 bit），发出⼀个显性位边沿，⽹络节点以此开始同步
Identifier：标准格式11 bit，扩展格式29 bit包括Ba Identifier（11 bit）和Extended Identifier（18 bit）
，该区段标识数据帧的优先级，数值越⼩，优先级越⾼；
RTR：远程传输请求位，0时表⽰为数据帧，1表⽰为远程帧，也就是说RTR=1时，消息帧的Data Field为空；（1 bit）IDE：（1 bit）标识符扩展位，0时表⽰为标准格式，1表⽰为扩展格式；扩展帧和标准帧格式不同，不能存在于同⼀can⽹络
DLC：数据长度代码，0-8表⽰数据长度为0~8 Byte；（4 bit）
Data Field：数据域；（0~8 Byte）
CRC Sequence（15 bit）：
•
校验域，从sof到数据场的所有数据进⾏encode
•
休憩的意思
由发送⽅填
校验算法G(x) = x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1；（15 bit）
DEL：校验域和应答域的隐性界定符；（1 bit）
ACK：（1 bit）
•
应答域，确认数据是否正常接收，所谓正常接收是指不含填充错误、格式错误、 CRC 错误。
•
发送节点将此位为1，由接收⽅进⾏确认，收到消息给出⼀个显性位0
•如果⼀个节点都没有确认收到消息，发送⽅监听此位为隐形位就会报错
SRR：替代远程请求位，在扩展格式中占位⽤，必须为1；（1 bit）
EOF：连续7个隐性位（1）表⽰帧结束；（7 bit）
ITM（3 bit）：
•帧间空间，Intermission (ITM)，⼜称Interframe Space (IFS)，连续3个隐性位，但它不属于数据帧。
•帧间空间是⽤于将数据帧和远程帧与前⾯的帧分离开来的帧。数据帧和远程帧可通过插⼊帧间空间将本帧与前⾯的任何帧（数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧）分开。过载帧和错误帧前不能插⼊帧间空间
2）远程帧
⽤于接收单元向具有相同标识符的发送单元请求数据的帧
远程帧与数据帧的帧结构类似，区别：
•
1、数据帧的 RTR 值为“0”，远程帧的 RTR 值为“1”
•
2、远程帧没有数据块
•
3、远程帧的 DLC 块表⽰请求发送单元发送的数据长度
格式图
当总线上具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，由于数据帧的 RTR 位是显性的，数据帧将在仲裁中赢得总线控制权
3）错误帧
⽤于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧
错误帧的帧结构由错误标志和错误界定符构成
错误标志:
错误界定符：由8bit的隐性位构成
结构图:
4）过载帧
接收单元通知发送单元它尚未完成接收准备
发送过载帧的两种情况：
1、接收单元条件的制约，要求发送节点延缓下⼀个数据帧或远程帧的传输
2、帧间空间（Intermission）的 3 bit 内检测到显性位
每个节点最多连续发送两条过载帧
过载帧由过载标志和过载界定符（8 个隐性位）构成
9、仲裁机制
优先级：标识符值越⼩，消息的优先级越⾼
Wire-AND Bus Logic：只有节点发送的全是隐性，总线电平才表现为隐性
printer广州保健按摩所有发送节点在发送数据的同时，也检测总线上的电平状态，逐位对⽐总线上电平与⾃⾝发送的电平
•
1）nd 0 出现 1 ：报错
•
jstl
2）nd 0 出现 0 ：继续
•
3）nd 1 出现 1：继续
•
4）nd 1 出现 0：竞争失败，转为接收⽅
竞争失败节点：会⾃动在检测到总线空闲的第⼀时间再次尝试发送。
10、条件接收
消息在CAN总线上是⼴播式的，节点可以通过设置控制器中过滤码（Filter Code ）和掩码（Mask Code），再检验总线上消息的标识符，来判断是否接收该消息
对于掩码，“1”表⽰该位与本节点相关，“0”表⽰该位与本节点不相关
