CAN 概述

CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），它的设计目标是以最小的CPU负荷来高效处理大量的报文。1986 年德国电气商BOSCH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，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

CAN 网络拓扑结构

CAN 总线由两条差分线 CANH 和 CANL 组成，各个节点通过较短的支线接入 CAN 总线。各节点从通信协议而言是没有主从和地址区分的，每个节点均可以平等的收发数据。另外，在CAN 总线的两端各有一个 120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射。
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CAN 总线物理层特性

显性电平对应逻辑“0”，CANH 和 CANL 压差 2.5V 左右。
而隐性电平对应逻辑“1”，CANH和 CANL 压差为 0V。
在总线上，显性电平具有优先权，只要有一个节点输出显性电平，总线上即为显性电平。而隐形电平则具有包容的意味，只有所有的节点都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。
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帧类型

CAN 包含了以下 5 种帧类型。其中数据帧和远程帧由用户控制收发；错误帧、过载帧和间
隔帧是 CAN 总线上各节点硬件根据对应状态发送，用户不能也无需控制。

帧类型	描述
数据帧	数据帧携带数据从发送节点至接收节点
远程帧	某节点发出远程帧，请求其他节点发送具有同一识别符的数据帧
错误帧	任何节点检测到一总线错误就发出错误帧
过载帧	过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时
间隔帧	又称帧间间隔，用于将上述各种类型的帧隔开

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0 <= N <= 8
SOF = Start of frame
ID = Identifier
RTR = Remote transmission request
IDE = Identifier extension bit
r0 = Reserved bit
DLC = Data length code
CRC = Cyclic redundancy code
Error flag: 6 dominant bits if error active; else, 6 recessive bits.
Suspend transmission: Only applies to error passive node.
EOF = End of frame
ACK = Acknowledge bit

数据帧

标准帧

一帧标准数据帧包含如下部分：

帧起始： 为 1bit 显性位。由于 CAN 总线空闲时是隐性电平，帧起始的显性位用于提示总线上的节点“一帧信息传输开始了”。
仲裁段： 表示该帧优先级的段，包含标识符和帧类型（数据/远程帧）。
控制段： 表示数据的字节数、标识符类型（标准/扩展标识符）及保留位的段。
数据段： 数据，一帧可发送 0~8 个字节的数据（数据长度根据控制段的 DLC 决定）。
CRC 段： 发送节点将 CRC 计算区域（不包含填充位）进行 CRC 计算后放入 CRC 段发送。接收节点也对 CRC 计算区域进行 CRC 计算，并与收到的 CRC 域进行对比，若 CRC 对比结果有误则向总线发送错误帧，若对比结果正确则随后发送应答。
ACK 段： 含应答位（ACK SLOT）和应答间隔符（ACK DELIMITER）。发送节点在 ACK 段均发送隐性电平；接收节点如果在接收过程中没有检测到错误，则在应答位输出 1bit 显性电平，以通知发送节点“这帧数据被正确的接收了”。
帧结束： 表示数据帧结束的段，为 7bit 隐性电平。

检测到位流里有 5 个连续相同值的位，便自动在位流里插入一相反电平的填充位。位填充的范围为帧起始（SOF）~CRC 域（不含 CRC 间隔符）。
例如，原始数据流为“0000000111110001”，经过位填充后实际输出到 CAN 总线的数据流为“000001001111100001”。

标准数据帧示例

测试代码

  uint8_t transmit_mailbox;
  can_tx_message_type tx_message_struct;
  tx_message_struct.standard_id = 0x400;                             /* 设置发送数据帧的 ID=0x400 */
  tx_message_struct.extended_id = 0;                                 /* 扩展标识符:标准帧不启用 */
  tx_message_struct.id_type = CAN_ID_STANDARD;                       /* 发送数据帧类型（标准/扩展）：标准数据帧*/
  tx_message_struct.frame_type = CAN_TFT_DATA;                       /* 发送帧类型（远程/数据）：数据帧 */
  tx_message_struct.dlc = 4;                                         /* 发送数据长度（0~8）：8 */
  tx_message_struct.data[0] = 0x01;                                  /* 第 1byte 数据：0x11 */
  tx_message_struct.data[1] = 0x02;                                  /* 第 2byte 数据：0x22 */
  tx_message_struct.data[2] = 0x03;                                  /* 第 3byte 数据：0x33 */
  tx_message_struct.data[3] = 0x04;                                  /* 第 4byte 数据：0x44 */
  transmit_mailbox = can_message_transmit(CAN1, &tx_message_struct); /* 将以上待发送报文写入发送邮箱并请求发送 */
  while (can_transmit_status_get(CAN1, (can_tx_mailbox_num_type)transmit_mailbox) != CAN_TX_STATUS_SUCCESSFUL)
    ; /* 等待该邮箱发送成功—对应邮箱发送成功标志置起 */