CAN总线（Controller Area Network Bus），从名字上可以知道，CAN总线构建的是一种局域网网路，每个挂载在CAN总线上的设备都可以利用这个局域网去发送自己的消息，也可以接收局域网的各种消息，每个设备都是平等的，都在共享这个局域网的通信资源，这就是CAN总线的设计理念。
CAN总线特征：
1、两根通信线（CAN_H、CAN_L），线路少，无需共地，因为是差分信号。（比如说I2C通信，它也只有两根通信SCL、SDA，但是I2C是单端信号，必须得共地。所以实际上I2C，至少得3根线）
2、差分信号通信，CAN_H和CAN_L就是一对差分线，差分线的好处就是抗干扰能力强，比单端信号传输的抗干扰能力强。如果线路产生干扰，则一般两根线的电压都会同时出现波动。但是，两根线的电压差值，仍然是不变的，所以用这个电压差值来传递数据，就能极大的避免干扰。
3、目前CAN总线分为两种标准：
高速CAN（在国际标准中叫ISO11898），其传输速率为125k~1Mbps，传输距离<40m
低速CAN（在国际标准中叫ISO11519），其传输速率为10k~125kbps，传输距离<1km
可以看出高速CAN传输快，但是距离较短。低速CAN传输慢，但是距离很远
4、异步，无需始终线，通信速率由设备各自约定。（这一点和串口非常相似）
5、半双工（不可以同时发送和接收），可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序。（也就是让大家排好队，消息都是可以发出去的）
6、11位/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级（ID号小的优先发送）。11位是标准格式，29位是扩展格式
7、CAN总线的一个数据帧，可配置1~8字节的有效载荷。（这个类比串口，串口一次只能发送1个字节）
8、可实现广播式和请求式两种传输方式：
广播式就是一个设备发送数据，其他所有设备都能收到。然后接收方根据报文ID，来决定用不用这个数据。大概的场景就是，发送方说：管你们要不要，我反正把数据发出去了，你们谁要谁拿走。
请求式就是数据发送方不会主动广播自己的数据，而是只有收到接收方发出的请求，发送方才会发数据。这样一个数据的传输就需要先请求、再接收。一来一回两个过程，这就是请求式。
应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理的实验现象
这个图绿色的是TJA1050（CAN收发模块），GND与STM32共地。VCC需要5V供电，接到STLINK的5V引脚，TXD接PA12，RXD接PA11.三个节点都这么接。最后把每个CAN收发器的CANH接在一起，CANL接在一起。
上图甚至可以在CAN总线上挂更多的设备，每个设备都可以广播发送自己的数据，其他设备都可以收到这个数据。
另外，CAN总线还能配置为请求式传输。我请求你了，你才发数据，这样也行。
同时，每个设备还可以配置过滤器来有选择地进行接收，我只接受我关注的消息，无关消息我可以直接过滤掉。
主流通信协议对比：
SPI的传输速率是最快的
在我看来，CAN总线就是UART和I2C的结合体
CAN硬件电路
每个设备通过CAN收发器挂载在CAN总线网络上
CAN控制器引出的TX和RX与CAN收发器相连，CAN收发器引出的CAN_H和CAN_L分别与总线的
CAN_H和CAN_L相连。（一定要有CAN收发器）
CAN总线里走的都是差分信号，一般会用双绞线作为载体，避免干扰。
高速CAN使用闭环网络，CAN_H和CAN_L两端添加120欧的终端电阻，使CAN总线形成一个闭合的环路，加这两个终端电阻，主要的作用有两个。
第一个是防止回波反射，尤其是高频信号、远距离传输的场景的场景，回波反射是不能忽略的问题。关于回波反射的具体原因，可以学一学“传输线理论”。这里仅解释现象，如果不加终端电阻。
信号波形会在线路终端反射，进而干扰原始信号。当信号跳变时，它会在边沿震荡几下，这会干扰数据的正确传输。如下图所示。如果加了终端电阻且阻抗匹配，则信号的跳变会变得平稳。
第二个作用就是在没有设备操作时，将两根差分线的电压“收紧”，使其电压一致。（这里用了一个比较直白的词“收紧”，它的意思是在没有设备操作总线的情况下，这个电阻就像一根弹簧一样，会将两根线的电压拉到同一水平）。
这一点其实和I2C的上拉电阻一样，默认拉高至高电平，当有设备想发送0时，就把线路强制拉低至低电平；当有设备发送1时，不是把线路强制拉高至高电平，而是不去碰这个线路。线路由上拉电阻，默认拉高至高电平。这样的好处是，可以防止电平冲突。同时这还能实现“线与”的特性，对总线仲裁，十分重要。所以这个上拉电阻也类似一个弹簧
低速CAN使用开环网络，CAN_H和CAN_L其中一端添加2.2k欧的终端电阻。
CAN电平标准
CAN总线采用差分信号，即两线电压差
传输数据位
高速CAN规定：
电压差为0V时表示逻辑1（隐形电平）
电压差为2V时表示逻辑0（显性电平）
低速CAN规定：
电压差为-1.5V时表示逻辑1（隐形电平）
电压差为3V时表示逻辑0（显性电平）
CAN总线帧格式
CAN协议规定了以下5种类型的帧：
数据帧
它的用途是，发送设备主动发送数据，属于广播式的通信方式。比如按下某个设备的按键，这个设备就会向CAN总线广播式地发出一个消息，这个消息，也可以叫做报文（Message），它的承载格式，就是数据帧。
看一下这个图，它定义了数据帧的格式，数据帧有标准格式和扩展格式两种。扩展格式增加了ID位数，能承载更多种类的ID。
数据帧各部分用途简介
遥控帧
遥控帧无数据段，RTR为隐性电平1，其他部分与数据帧相同
帧相隔
将数据帧和远程帧与前面的帧分离开
错误帧
总线上所有设备都会监督总线的数据，一旦发现“位错误”或“填充错误”或“CRC错误”或“格式错误”或“应答错误”，这些设备便会发出错误帧来破坏数据，同时终止当前的发送设备。
过载帧
当接收方收到大量数据而无法处理时，其可以发出过载帧，延缓发送方的数据发送，以平衡总线负载，避免数据丢失。
位填充
位填充规则：发送方每发送5个相同电平后，自动追加一个相反电平的填充位，接收方检测到填充位时，会自动移除填充位，恢复原始数据。
位填充作用：
1、增加波形的定时信息，利于接收方执行“再同步”，防止波形长时间无变化，导致接收方不能精准掌握数据采样时机。
2、将正常数据流与“错误帧”和“过载帧”区分开，标志“错误帧”和“过载帧”的特异性
3、保持CAN总线在发送正常数据流时的活跃状态，防止被误认为总线空闲
波形实例
看一下用示波器捕捉到的CAN波形
使用方法是，用示波器的两个探头，夹子一端，都与其中一个STM32共地；探头一端分别接在CAN_H线和CAN_L线，这样测得的就是CAN_H和CAN_L的对地电压，显示出来的，就是差分电平表示。
然后按下按键，STM32发出一个指定的帧。这是，CAN_H和CAN_L就会产生这样一段波形
发送数据之前CAN总线一直处于两线收紧的空闲状态。
开始发数据帧时，要把两线张开，发送显性0，表示SOF，打破空闲。
一个帧开始，总线也进入占用状态。
SOF之后，根据标准数据帧的定义，首先发送报文ID，因为ID是0x555，转化为2进制就是0000 0101 0101 0101，
因为ID只有11位，所以这里就呈现101 0101 0101这样的波形
然后下一位是RTR，RTR的波形是张开状态，显性0，所以表示当前是数据帧
然后IDE是显性0，表示标准数据帧
R0保留位，必须是0。这是因为在仲裁时，0的优先级更高。之后如果用到了这个保留位，可以保证，当前定义的优先级高于以后拓展定义的优先级。就像IDE一样，因为之前保留位r1默认是0，所以现在就有标准帧高于拓展帧优先级这个特性
之后是4位DLC。同时我们也发现，产生了一个填充位，因为前面已经连续出现5个0了，所以强行插入了一个1。
这个填充位在实际波形中会体现，但是在解析数据帧时要移除填充位，实际上只需要分析4位，即0001，表示DLC的值是0x1
DLC之后就是数据段了。因为DLC是1，所以数据段只有一个字节。
依次判定数据位是1010 1010，表示数据内容是0xAA。同时也可以发现，CAN总线是高位先行的。
数据段结束，是15位的CRC段。发送时，CRC可以由CAN控制器自动生成。
接收时，也可以由CAN控制器自动校验
之后是CRC界定符，它的作用是在ACK槽之前，发送方释放总线。
如果没有CRC界定符，我们看到CRC的最后一位是显性0，如果直接跟ACK槽，那发送方还拽着总线，接收方没法发送应答位
之后，总线控制权短暂交接给接收方，发送方在ACK槽期间不会碰总线。
如果有接收方，接收方会在ACK槽拉开总线，接收方会在ACK槽拉开总线，只要有一个设备拉开了总线，总线必定呈现显性0状态
这里看一看到有接收方应答了
之后应答结束，是ACK界定符，接收方会在这一位期间释放总线，交出总线控制权，当然发送方也是释放状态。
最后7位EOF都是隐性1，默认
