范圍

ISO 11898-1主要描述了CAN總線的基本架構(gòu)，定義了CAN在數(shù)據(jù)鏈路層的通信方式。重點(diǎn)內(nèi)容是數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制（LLC）和介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）。

LLC和MAC工作使用很少接觸，我理解的是把CAN比作一道菜的話，MAC是廚師，LLC是傳菜員。

ISO 11898-1定義了兩種CAN，經(jīng)典CAN和CAN FD。

經(jīng)典CAN：波特率最高1Mbit/s，數(shù)據(jù)場(chǎng)每幀可達(dá)8個(gè)字節(jié)。

CAN FD：波特率最高超過(guò)1Mbit/s，數(shù)據(jù)場(chǎng)每幀可超過(guò)8個(gè)字節(jié)。

其實(shí)這里說(shuō)波特率不是特別準(zhǔn)確，看單位就知道規(guī)范的說(shuō)法是比特率或位速率，標(biāo)準(zhǔn)原文也是bit rates。1個(gè)波特表示一個(gè)符號(hào)，一個(gè)符號(hào)可以是多個(gè)bit組成，而1個(gè)比特就是一個(gè)bit，但口語(yǔ)大家都說(shuō)波特率，也沒(méi)有歧義，就這么用吧。

波特率達(dá)到1Mbit/s時(shí)，最大傳輸距離為40m。

CAN的基本特點(diǎn)

CAN有如下特點(diǎn)：

— 基于優(yōu)先權(quán)的多主總線訪問(wèn)；

多主方式是指網(wǎng)絡(luò)上的每一節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送信息，每一節(jié)點(diǎn)也都可以對(duì)某一信息的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行檢測(cè)。優(yōu)先權(quán)是根據(jù)標(biāo)識(shí)符的值判定，ID值越小，優(yōu)先權(quán)越高。

— 基于內(nèi)容的無(wú)損仲裁；

仲裁機(jī)制可以保證不會(huì)丟失信息，也不會(huì)浪費(fèi)時(shí)間。

— 所有幀以廣播方式傳輸；

每一節(jié)點(diǎn)發(fā)出信息，同一總線上的所有節(jié)點(diǎn)都可以選擇接收該信息。

— 通過(guò)接收濾波進(jìn)行多點(diǎn)傳輸；

接收器不判斷是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息，而是通過(guò)幀接收濾波的方法判斷該信息是否和接收器相關(guān)。發(fā)送也是一樣。

— 支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求；

某個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求另一個(gè)節(jié)點(diǎn)向自己回應(yīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀，這個(gè)數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程幀標(biāo)識(shí)符相同。

— 配置靈活；

只要標(biāo)識(shí)符數(shù)量夠，可以不做軟件或硬件的變更而增加節(jié)點(diǎn)。

— 全網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)具有一致性；

某一幀可以同時(shí)被所有節(jié)點(diǎn)接收，也可以同時(shí)不被所有節(jié)點(diǎn)接收。

— 錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤通報(bào)；

總線數(shù)據(jù)校驗(yàn)，有多種方式。

— 自動(dòng)重傳仲裁失敗、未被確認(rèn)或在傳輸過(guò)程中被故障損壞的幀；

仲裁失敗會(huì)在下次總線空閑期間自動(dòng)重發(fā)。錯(cuò)誤幀在恢復(fù)時(shí)間之后，如果未再出錯(cuò)，會(huì)被適時(shí)重發(fā)。

— 區(qū)分節(jié)點(diǎn)的臨時(shí)故障和永久故障，以及自動(dòng)關(guān)閉故障節(jié)點(diǎn)。

故障節(jié)點(diǎn)會(huì)被斷開(kāi)，會(huì)無(wú)法發(fā)送和無(wú)法接收任何幀。

CAN的消息幀

CAN在發(fā)送的時(shí)候，由LLC消息幀轉(zhuǎn)換為MAC消息幀；CAN在接收的時(shí)候，由MAC消息幀轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)LC消息幀。

LLC消息幀包括：標(biāo)識(shí)符、格式化場(chǎng)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度場(chǎng)、LLC數(shù)據(jù)場(chǎng)。

MAC消息幀包括：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、數(shù)據(jù)場(chǎng)、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)場(chǎng)（CRC場(chǎng)）、應(yīng)答場(chǎng)、幀結(jié)束。

一般好像只討論發(fā)出的MAC消息幀。消息幀分4種：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、超載幀。數(shù)據(jù)幀最常見(jiàn)，也最復(fù)雜，以此為例說(shuō)明幀結(jié)構(gòu)。

幀起始（SOF） ：數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的開(kāi)始，只由一個(gè)顯性位組成，并且只在總線空閑時(shí)發(fā)送。

仲裁場(chǎng) ：標(biāo)準(zhǔn)幀中由11位標(biāo)識(shí)符（標(biāo)識(shí)符編碼從ID-28到ID-18)和RTR位組成；擴(kuò)展幀中由29位標(biāo)識(shí)符（標(biāo)識(shí)符編碼從ID-28到ID-18、ID-17到ID-0)、SRR位、IDE位和RTR位組成組成。

RTR位叫遠(yuǎn)程傳輸請(qǐng)求位，數(shù)據(jù)幀中RTR是顯性電平，遠(yuǎn)程幀中RTR是隱性電平。

SRR位叫替代傳輸請(qǐng)求位，在擴(kuò)展幀中始終是隱性電平。

IDE位叫標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位。標(biāo)準(zhǔn)幀也有IDE位，只不過(guò)是在控制場(chǎng)。IDE位在標(biāo)準(zhǔn)幀中是顯性電平，在擴(kuò)展幀中是隱性電平。

控制場(chǎng) ：總共6位。標(biāo)準(zhǔn)幀中，由IDE（顯性）、r0（顯性）和DLC組成；擴(kuò)展幀中，由r1（顯性）、r0（顯性）和DLC組成。

DLC叫數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼，4位。DLC的值就是這一幀里數(shù)據(jù)場(chǎng)的長(zhǎng)度。

數(shù)據(jù)場(chǎng) ：0~8個(gè)字節(jié)，存儲(chǔ)著發(fā)送的數(shù)據(jù)，即這一幀想要傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

CRC場(chǎng) ：循環(huán)冗余碼校驗(yàn)場(chǎng)，由CRC序列和CRC界定符組成。

CRC序列是發(fā)送節(jié)點(diǎn)根據(jù)一個(gè)約定好的多項(xiàng)式算出來(lái)的校驗(yàn)碼，這個(gè)多項(xiàng)式的系數(shù)根據(jù)這幀報(bào)文里的幀起始、仲裁場(chǎng)等數(shù)據(jù)確定。接收節(jié)點(diǎn)用同樣的方式計(jì)算。如果兩方算出來(lái)的校驗(yàn)碼一致，則報(bào)文正常；不一致，則請(qǐng)求重新發(fā)送。

CRC_15用于經(jīng)典CAN，CRC_17用于數(shù)據(jù)場(chǎng)不超過(guò)16個(gè)字節(jié)的CANFD，CRC_21用于數(shù)據(jù)場(chǎng)超過(guò)16個(gè)字節(jié)的CANFD。

CRC界定符算是一個(gè)分界線，經(jīng)典CAN中為1個(gè)隱性位，CANFD中為1~2個(gè)隱性位。

應(yīng)答場(chǎng)（ACK場(chǎng)） ：總共2位，由ACK槽和ACK界定符組成，兩個(gè)都是隱性位。

幀結(jié)束 ：由7個(gè)隱性位組成。

其他3種消息幀與數(shù)據(jù)幀類(lèi)似，只是結(jié)構(gòu)不太一樣。

遠(yuǎn)程幀由6個(gè)域組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。

錯(cuò)誤幀由錯(cuò)誤標(biāo)志和錯(cuò)誤界定符組成。

超載幀由超載標(biāo)志和超載界定符組成。