簡介

   CAN總線定義：

  CAN(Control Area Network)屬于現(xiàn)場總線的范疇，是一種高性能、高可靠性、易于開發(fā)和低成本的串行總線。

    CAN是由德國Bosch公司在1986年為汽車監(jiān)測和控制而設計的。由于其高性能、高可靠性、實時性等優(yōu)點，隨后也廣泛用于工業(yè)自動化、多種控制設備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等多種領(lǐng)域，其在每個領(lǐng)域的廣泛使用促進了標準化的進程。

    1991年9月PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范V2.0，該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2.0A曾在CAN技術(shù)規(guī)范1.2中定義的CAN報文格式，提供11位地址；而2.0B給出了標準和擴展的兩種報文格式，提供29位地址。此后ISO在1993年11月也正式發(fā)布了CAN的國際標準ISO11898。其中ISO11898-1定義了CAN數(shù)據(jù)鏈路層；ISO11898-2定義了非容錯CAN物理層；ISO11898-3定義了11898-3的容錯物理層。CAN總線協(xié)議只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，要將CAN總線應用于實際的工程項目和產(chǎn)品開發(fā)中必須制定上層應用協(xié)議。目前汽車上應用的協(xié)議有：ISO15675(傳輸層協(xié)議)、ISO14229(應用層協(xié)議)等。

   說明： 1：CAN收發(fā)器(示意圖中的單元)根據(jù)兩總線CAN_H和CAN_L的電位差來判斷總線電平；

            2：實際中CAN_H與CAN_L由雙絞線組成；

            3：數(shù)據(jù)傳遞終端的電阻器，是為了避免數(shù)據(jù)傳輸反射回來，使數(shù)據(jù)遭到破壞；

            4：電阻阻值為120Ω；

            5：CAN通信實際上為單元之間的數(shù)據(jù)傳輸

   CAN總線的特點

   1、 多主控制方式。在總線空閑時，所有單元都可往總線上發(fā)送消息（多主控制）。訪問總線的單元可獲得發(fā)送權(quán)（采用CSMA/CA方式）。當多個單元同時發(fā)送時，CANID小的節(jié)點獲得發(fā)送權(quán)。

   2、 非破壞性總線仲裁技術(shù)。當總線發(fā)生沖突時，高優(yōu)先級報文可以不受影響的進行傳輸，保證高優(yōu)先級的實時性要求；而低優(yōu)先級的報文退出傳輸。

   3、 高可靠性。每幀都有位填充，CRC校驗等多種錯誤檢測，保證了極低的錯誤率；發(fā)送期間丟失仲裁或者由于錯誤而破壞了的數(shù)據(jù)幀可自動重發(fā)（這一點由CAN控制器自己重發(fā)，無需人為重新裝載發(fā)送數(shù)據(jù)）。

   4、 自動關(guān)閉總線。CAN控制器可以檢測和判斷總線上的錯誤類型，是短暫的數(shù)據(jù)錯誤（如外部噪聲），還是持續(xù)數(shù)據(jù)錯誤（如單元內(nèi)部故障、驅(qū)動器故障、短路故障等）。當錯誤為持續(xù)性故障時，CAN控制器可自動關(guān)閉，脫離總線，以免影響總線上的其他節(jié)點正常通信。

  CAN總線拓撲圖

   CAN控制器根據(jù)兩根線上的電位差來判斷總線電平?？偩€電平分為顯性和隱性電平，二者必居其一。發(fā)送方通過使總線電平變化，將消息發(fā)送給接收方。下圖1是一個CAN總線連接示意圖。

    下圖1由兩個CAN網(wǎng)絡組成，其中一個網(wǎng)絡通信速率為500K，另外一個為125K。每個CAN網(wǎng)絡由CANH和CANL兩根線組成，各個節(jié)點（ABS、SAS、ETM、ECM）分別連接在CANH和CAHL上。在每個CAN網(wǎng)絡的頭尾分別連接了兩個終端電阻，終端電阻的大小為120歐姆。

    下圖1左邊陰影部分是某個節(jié)點的內(nèi)部電路模塊，包含CPU、CAN控制器（CAN Controller，一般單片機都集成了CAN控制器模塊）以及CAN收發(fā)器(CAN transceiver)。其中CPU負責將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳遞給CAN控制器，以及接收從CAN控制器中解析的數(shù)據(jù)；CAN控制器將Rx腳的二進制的0/1轉(zhuǎn)換為具體的報文，然后將報文傳遞給CPU，以及將CPU需要發(fā)送的報文轉(zhuǎn)換為二進制0/1，然后通過Tx腳傳遞給CAN收發(fā)器。CAN控制器的主要功能是電平轉(zhuǎn)換,將CANH和CANL上的電平轉(zhuǎn)換為Rx腳上的0/1，將Tx腳上的0/1在CANH和CANL進行轉(zhuǎn)換。

信號電平

高速CAN，定義 當CANH 和 CANL 電壓相同（CANH = CANL = 2.5V）時為邏輯“1”，CANH和CANL 電壓相差 2V（CANH = 3.5V, CANL = 1.5V） 時為邏輯“0”。高速CAN收發(fā)器在共模電壓范圍內(nèi)（-12V ~ 12V），將CANH和CANL電壓相差大于 0.9V 解釋為顯性狀態(tài)（Dominant），而將CANH和CANL電壓相差小于 0.5V 解釋為為隱性狀態(tài)（Recessive）。

CAN總線采用不歸零碼位填充技術(shù)，也就是說CAN總線上的信號有兩種不同的信號狀態(tài)，分別是顯性的(Dominant)邏輯0和隱形的(recessive)邏輯1，信號每傳輸完后不需要返回到邏輯0(顯性)的電平。

圖2 a

發(fā)送過程： CAN控制器將CPU傳來的報文轉(zhuǎn)換為邏輯電平（即邏輯0-顯性電平或者邏輯1-隱性電平）通過Tx腳傳遞給CAN收發(fā)器。CAN收發(fā)器接收邏輯電平之后，再將其轉(zhuǎn)換為差分電平輸出到CAN總線上。

圖2 b

接收過程： CAN收發(fā)器將CAN_H 和 CAN_L 線上傳來的差分電平轉(zhuǎn)換為邏輯電平輸出到CAN控制器的Rx腳，CAN控制器再把該邏輯電平轉(zhuǎn)化為相應報文發(fā)送到CPU上。

圖2 c

幀類型

CAN總線在報文傳輸中，可傳輸以下4種不同類型的幀報文：

數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀裝載的是發(fā)送數(shù)據(jù)，它將數(shù)據(jù)從發(fā)送節(jié)點傳輸?shù)浇邮展?jié)點；

遠程幀：遠程幀請求具有相同標識符（CANID）的數(shù)據(jù)幀的發(fā)送，實際很少使用；

錯誤幀：任何節(jié)點檢測到總線錯誤時都可以發(fā)送錯誤幀。由于總線錯誤幀沒有CANID，所以當檢測到錯誤幀時，只知道有錯誤，但無法定位該錯誤幀是哪個模塊發(fā)送的；

過載幀：過載幀用于在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀之間提供附加的延時。

幀格式

在CAN2.0B規(guī)范中，數(shù)據(jù)幀和遠程幀有兩種幀格式，其區(qū)別主要在于標識符（即CANID）的長度：具有11位標識符的稱為標準幀，而具有29位的幀稱為擴展幀，如下圖3所示。數(shù)據(jù)幀和遠程幀都可以使用標準幀或遠程幀格式。幀與幀之間是通過幀間隔進行分開。

數(shù)據(jù)幀由7部分組成：幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC段、ACK段、幀結(jié)束。

圖中D表示顯性，R表示隱性，D/R表示都有可能。ACK位槽表示發(fā)送端R,接收端D。

CAN總線的應答位（ACK）用來表示節(jié)點已經(jīng)收到有效的幀。任何節(jié)點如果準確無誤地接收到幀，則要向總線上發(fā)送顯性位，該顯性位將掩蓋發(fā)送節(jié)點輸出的隱性位，使總線上表現(xiàn)為顯性。如果發(fā)送節(jié)點檢測應答位為隱性，那么說明沒有節(jié)點收到有效幀。接收節(jié)點可能在應答位輸出隱性表示它沒有收到有效幀，但另外有收到有效幀的節(jié)點也可能輸出顯性表示它收到有效幀，這樣總線上總體上表現(xiàn)為顯性，發(fā)送節(jié)點也無從得知是否總線上所有節(jié)點都收到有效的幀。

   注意：

  1）并不是只有和發(fā)送ID匹配的節(jié)點才會返回ACK，其實總線上的任意一個節(jié)點都可以接收到master節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)并返回ACK，這是在底層完成的，還沒有到達ID號過濾這層操作。

   2）協(xié)議有如下規(guī)定，所以CRC錯誤的場景下不會反饋顯性ACK
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版權(quán)聲明：本文為CSDN博主「DASA13」的原創(chuàng)文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權(quán)協(xié)議，轉(zhuǎn)載請附上原文出處鏈接及本聲明。
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幀起始(SOF)：幀起始(SOF)標志著數(shù)據(jù)幀和遠程幀的起始，僅由一個“顯性”位組成。

    仲裁域由標識符和RTR位組成，標準幀格式與擴展幀格式的仲裁域格式不同。標準格式里，仲裁域由11位標識符和RTR位組成。標識符位有ID28～IDl8。擴展幀格式里，仲裁域包括29位標識符、SRR位、IDE(Identifier Extension，標志符擴展)位、RTR位。其標識符有ID28～IDO。

RTR它是區(qū)別數(shù)據(jù)幀和遠程幀的標志。全稱為“遠程發(fā)送請求(Remote TransmissionRequest)”。RTR位在數(shù)據(jù)幀里必須為“顯性”，而在遠程幀里必須為“隱性”。

    為了區(qū)別標準幀格式和擴展幀格式，CANl．0～1．2版本協(xié)議的保留位r1現(xiàn)表示為IDE位。IDE位為顯性，表示數(shù)據(jù)幀為標準格式；IDE位為隱性，表示數(shù)據(jù)幀為擴展幀格式。在擴展幀中，替代遠程請求(Substitute Remote Request，SRR)位為隱性。仲裁域傳輸順序為從位到位，其中7位不能全為零。

標準幀IDE、R0，擴展幀R1、R0，必須以顯性電平發(fā)送。

其實CAN標準幀和擴展幀只是在ID的長度上不一樣，以能擴展更多的CAN節(jié)點，更好地支持上層協(xié)議而已。

長度為1位，幀起始（SOF）表示數(shù)據(jù)幀的起始，由一個單獨的顯性位組成。CAN節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的原則是先監(jiān)聽后發(fā)送，即如果CAN節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)，先監(jiān)聽總線是否空閑，如果總線空閑，則往總線發(fā)送幀起始（SOF），獲得發(fā)送權(quán)，否則一直等待直到總線空閑才發(fā)送幀起始（SOF）。

標準幀和擴展幀的仲裁段不同，長度分別是12bit和32bit。如上圖3所示，在標準幀格式中，仲裁段由11位標識符（CANID）和遠程發(fā)送請求位(RTR)組成。在擴展幀中，仲裁段由29位標識符（CANID）、代替遠程請求位（SRR）、擴展位（IDE）、遠程發(fā)送請求位（RTR）組成。擴展幀標識符由11位基本ID和18位擴展ID組成。在標準幀中，遠程發(fā)送請求位（RTR）和IDE固定位0。而擴展幀中，代替遠程請求位（SRR）和IDE固定為1, 遠程發(fā)送請求位（RTR）固定位0。

標識符（CANID）：用于區(qū)分發(fā)送數(shù)據(jù)內(nèi)容，比如我們定義ID 234發(fā)送某傳感器采集到的溫度值，ID 235發(fā)送某傳感器采集到的電流值。對于發(fā)送節(jié)點來講，當它需要發(fā)送溫度數(shù)據(jù)值，只需要將溫度值裝入ID為234的報文，需要發(fā)送電流數(shù)據(jù)時，只需要將采集到的電流數(shù)據(jù)裝入ID為235的報文。對報文接收節(jié)點來講，一旦收到ID為234時，就知道里面裝載的是溫度值，一收到ID為235時，就知道里面裝載的是電流值。

代替遠程請求位（SRR）：SRR是一個隱性位。在擴展幀中11位標識符的下一位是SRR位，而在標準幀中11位標識符的下一位是RTR位，因此SRR稱作代替遠程請求位。當標準幀和擴展幀沖突時，并且擴展幀的基本標識符與標準幀的標識符相同時，標準幀優(yōu)先級高于擴展幀。

標識符擴展位（IDE）：表示該報文為標準格式或擴展格式。為顯性時，表示為標準幀，為隱性時，表示為擴展幀。

注：如前所述，CAN模塊采用先監(jiān)聽后發(fā)送的原則，即如果CAN模塊需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，先監(jiān)聽總線，如果發(fā)現(xiàn)總線空閑，則開始發(fā)送報文。如果網(wǎng)絡上兩個CAN模塊剛好同時需要發(fā)送報文，他們同時檢測到總線空閑。且同時發(fā)送幀起始（SOF）。那么CANID小的模塊發(fā)送優(yōu)先級高，搶占發(fā)送權(quán)。

控制段表示數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)段的長度，由保留位和數(shù)據(jù)長度碼共6bit組成，如下圖3所示。發(fā)送數(shù)據(jù)段的長度是可變的，具體長度由控制段決定。長度位0-8字節(jié)。DLC編碼和數(shù)據(jù)段長度對應關(guān)系如下表所示。

保留位：在標準格式由R1(顯性)和R0（隱形）組成。

包括CRC序列(15bit)和CRC界定符（1位,固定為隱性），圖下圖3所示。

CRC序列：該序列是對幀起始、幀仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段的進行CRC計算。

CRC界定符：CRC界定符是一個位隱性位。

ACK段包含2bit，包括應答位和應答界定符。

在ACK段，發(fā)送節(jié)點發(fā)送兩個隱性位。當接收節(jié)點正確接收到有效報文后，接收模塊就會在ACK段的位發(fā)送顯性位來告知發(fā)送模塊數(shù)據(jù)被正常接收了。應答界定符固定為隱性。

幀結(jié)束（EOF）：

幀結(jié)束由7個隱性位組成，每個數(shù)據(jù)幀和遠程幀都必須包含完整的幀結(jié)束分。

因此一幀報文長度為：1(SOF)+11(ID)+1（RTR）+6(控制段)+64（數(shù)據(jù)段）+15（CRC）+1(CRC界定符)+2(ACK)+7(EOF)+3（幀間隔）=111位。在不考慮位填充的情況下，一幀8個字節(jié)的標準幀，需要占用111位。

當考慮位填充時，通過示波器測量數(shù)據(jù)和ID全位0和全位1的數(shù)據(jù)幀占用總線時間。

當ID和Data全為1時，波特率位500K，報文占用總線時間為254us。

當ID和Data全為0時，波特率位500K，報文占用總線時間為252us。

通過以上測試，可以看出當我們需要以快速度在CAN總線上傳輸報文時，快速度大概是250us每幀報文，也就說快1s能夠傳輸不到4000條報文。

包含幀起始、仲裁段、控制段、CRC段、ACK段、幀結(jié)束。與數(shù)據(jù)幀相比，RTR位為1，且缺少數(shù)據(jù)段。

錯誤幀由兩部分組成：錯誤標志，錯誤界定符。錯誤標志長度為6個位，由于總線網(wǎng)絡中有多個節(jié)點，每個檢測到錯誤的節(jié)點都會發(fā)送錯誤幀，考慮到錯誤疊加，錯誤標志長度位6-12位。根據(jù)錯誤節(jié)點所處的狀態(tài)不同，錯誤標志也是不一樣的。當節(jié)點處于主動錯誤時，發(fā)送的錯誤標志為顯性，當節(jié)點處于被動錯誤時，發(fā)送的錯誤標識為隱性。錯誤界定符由8個隱性位組成。

注：當某個節(jié)點因為本身原因，持續(xù)檢測到錯誤，為了防止該節(jié)點一直發(fā)送錯誤幀而對其他正常工作的節(jié)點正常工作產(chǎn)生影響，所以該節(jié)點進入被動錯誤后，節(jié)點發(fā)送的錯誤幀為隱性，這樣就不會影響其他節(jié)點正常工作。

過載幀由兩部分組成：過載標志和過載界定符。

以下3中情況，都會引發(fā)過載幀的發(fā)送。

1、 CAN控制器要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠程幀的發(fā)送。

2、 在幀間隔段的第1和第2位檢測到顯性（數(shù)據(jù)幀或者遠程幀的發(fā)送需要等到3位長度的幀間隔發(fā)送完后才可以嘗試發(fā)送）；

3、 如果一個CAN節(jié)點在出錯界定符或者過載界定符的第8位（1位）采樣到1個顯性位，節(jié)點就會發(fā)送一個過載幀（而非錯誤幀），此時錯誤計數(shù)器不會增加（數(shù)據(jù)幀或者遠程幀的發(fā)送需要等錯誤界定符或者過載界定符發(fā)送完畢后，再等3個位長都的幀間隔才能發(fā)送數(shù)據(jù)）。

注：由上述1-3可以看出，為了阻止后續(xù)數(shù)據(jù)幀、遠程幀的發(fā)送可以插入過載幀。

過載標志由6個顯性位組成。過載標志和主動錯誤標志一樣。過載標志的形式破壞了幀間隔，因此，所有其他節(jié)點檢測到上述過載條件將發(fā)出過載標志。如果在幀間隔段的第3位檢測到一個顯性位，則該位將解釋為幀起始。

過載界定符由8位隱性位組成。過載界定符的形式和錯誤界定符的形式一樣。在過載標志位被發(fā)送后，節(jié)點一直檢測總線，直到檢測到一個從顯性到隱性位的跳變。此時，總線上的每個節(jié)點都完成了過載標志的發(fā)送，并開始同時發(fā)送剩余的隱性位。

數(shù)據(jù)幀和遠程幀通過幀間隔與總線上的其他幀（數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀）分隔開。過載幀和錯誤幀與他們之前的幀之間沒有幀間隔，多個超載幀之間也沒有幀間隔。

幀間隔包含間隔和總線空閑。對于處于被動錯誤狀態(tài)的節(jié)點來說，其間隔幀除了包含間歇、總線空閑外，還包含延時發(fā)送。間歇包含3個隱性位。間歇期間，所有節(jié)點均不允許發(fā)送數(shù)據(jù)幀和遠程幀，其的作用是標示一個過載條件（第三位除外）。

總線空間的時長可以是任意長度。在此期間，總線被認為是空閑的，任何需要發(fā)送報文的節(jié)點在此期間都可以發(fā)送報文。一條因為其他報文正在發(fā)送而被掛起的報文，將在其延時結(jié)束后的第1位（如果此時總線還是空閑的情況下）開始發(fā)送，此時檢測到總線的一個顯性位將認為一個幀起始

延時傳送是指節(jié)點發(fā)送一個報文后，在開始發(fā)送下一報文或者認可總線處于空閑前，在間隔后發(fā)出8個隱性位。如果在此期間由其他節(jié)點開始發(fā)送報文。延時傳送降低了被動錯誤節(jié)點向總線發(fā)送報文的優(yōu)先級，這樣做是為了降低被動錯誤狀態(tài)節(jié)點因自生故障干擾總線的可能性。

在總線空閑時，開始發(fā)送的節(jié)點獲得發(fā)送權(quán)。

當多個節(jié)點同時開始發(fā)送時，各發(fā)送節(jié)點從仲裁段的位開始進行仲裁。連續(xù)輸出顯性電平多的單元可繼續(xù)發(fā)送。仲裁過程如下圖所示，節(jié)點1仲裁失敗。

由于CAN總線傳輸時，沒有類似其他串行通信的CLK線，所以如果連續(xù)傳輸多個相同位時會有時鐘誤差的累加。為了解決此問題，引入位填充的概念。當同樣的電平持續(xù)5位時添加一個位的反型數(shù)據(jù)，當電平發(fā)生跳變時，進行再同步，以解決時鐘誤差累加問題。位填充的構(gòu)成如下圖所示。位填充：在連續(xù)5個相同的位之后，插入一個額外的碼流的相反位。

CAN節(jié)點在發(fā)送位的同時也會對總線進行監(jiān)測，如果所發(fā)送的位值與所檢測到的位值不相符，則認為檢測到一個位錯誤。位錯誤是由總線上發(fā)出數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀的節(jié)點和發(fā)出ACK的節(jié)點檢測到的。但以下情況除外：在仲裁段發(fā)出隱性電平，但是實際檢測到顯性電平，將被認為仲裁失敗而非位錯誤；在仲裁段作為位填充發(fā)出隱性電平，但實際檢測到顯性電平，將被認為填充錯誤，而非位錯誤。發(fā)送節(jié)點在發(fā)送ACK段發(fā)送隱性電平，但檢測到顯性電平是，將判定位其他接收單元發(fā)送的ACK應答，而非位錯誤。發(fā)送被動錯誤（6個隱性位）但檢測出顯性電平，間不被認為位錯誤。

檢測節(jié)點：發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點

如果在報文發(fā)送期間，檢測出6個連續(xù)顯性或者隱性位，則將認為是一個填充錯誤。

檢測節(jié)點：發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點

如果接收節(jié)點在接收數(shù)據(jù)過程中計算的CRC值與發(fā)節(jié)點發(fā)送的CRC不一致，則接收節(jié)點會發(fā)送一個錯誤幀。

檢測節(jié)點：接收節(jié)點

當一個固定形式的位檢測出1個或多個非法位，則被認為是格式錯誤。具體包括數(shù)據(jù)幀和遠程幀的CRC界定符、ACK界定符、EOF界定符以及錯誤界定符、超載界定符。

檢測節(jié)點：接收節(jié)點

只要在應答間隙檢測到顯性，則發(fā)送節(jié)點認為這是一個ACK錯誤。

檢測節(jié)點：發(fā)送節(jié)點

當任意節(jié)點檢測到錯誤時，將會輸出錯誤幀。處于主動錯誤的節(jié)點輸出主動錯誤，處于被動錯誤的節(jié)點輸出被動錯誤。

當節(jié)點檢測到位錯誤、填充錯誤、格式錯誤、ACK錯誤，從檢測出錯誤的下1位開始發(fā)送錯誤標志。

當節(jié)點檢測到CRC錯誤時，在ACK界定符后的下1位發(fā)送錯誤標志。

注意：對于數(shù)據(jù)幀和遠程幀來講，需要在各種幀（數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀）發(fā)送結(jié)束后的再插入一個間隔幀，才可以數(shù)據(jù)幀。所以我們可以大致計算出當一幀數(shù)據(jù)發(fā)送失敗后，大概多長時間CAN控制器才會才重發(fā)這幀報文（即錯誤幀長度再加上一個幀間隔，根據(jù)發(fā)送節(jié)點所處的是主動錯誤還是被動錯誤狀態(tài)，幀間隔長度會不一樣，所以計算時需要注意）。

具體如下表。

注：第3點當發(fā)送節(jié)點發(fā)送一個錯誤標志時，發(fā)送錯誤計數(shù)器值加8。這里有兩個例外情況：一是當發(fā)送節(jié)點處于被動錯誤時，并檢測到一個應答錯誤或者發(fā)送被動錯誤標志期間沒有檢測到顯性位（這種情況是因為整個網(wǎng)絡中只有發(fā)送節(jié)點一個節(jié)點存在，所以不能因為只有發(fā)送節(jié)點存在而一直將發(fā)送錯誤計數(shù)器往上加，直至發(fā)送節(jié)點進入bus off狀態(tài)）二是發(fā)送節(jié)點因為仲裁期間發(fā)生填充錯誤而發(fā)送錯誤標志。以上兩種情況，發(fā)送錯誤計數(shù)器值不變。

當節(jié)點的發(fā)送錯誤計數(shù)器值在0-127之間且接收錯誤計算器值在0-127之間時，節(jié)點處于主動錯誤狀態(tài)；

當節(jié)點的發(fā)送錯誤計數(shù)器值在128-255之接或者接收錯誤計數(shù)器值在128-255之間，節(jié)點處于被動錯誤。

當發(fā)送錯誤計數(shù)器值大于255時候，節(jié)點進入總線關(guān)閉（bus off），接收錯誤用于不會大于255，即接收錯誤不會使節(jié)點進入bus off。

注：只有發(fā)送錯誤才能讓節(jié)點進入總線關(guān)閉。另外需要注意，當總線關(guān)閉可以設置CAN控制器時自動恢復（即檢測到128次11個連續(xù)隱性位自動恢復到主動錯誤狀態(tài)）還是不自動恢復。在汽車行業(yè)，一般都是不讓CAN控制器自動恢復，而是人為控制進入快慢恢復過程。

標稱位時間，是指理想情況下發(fā)送1位所需要的時間，例如對于速率為500k的CAN總線，標稱為時間=1/500k=2us

一個標稱位時間可以劃分為4個不重疊的段，分別為同步段(SS)、傳播時間段(PTS)、相位緩沖段1(PBS1)、相位緩沖段2(PBS2)。

同步段(SS)：多個連接在總線上的節(jié)點通過此段實現(xiàn)位時序調(diào)整，同步每個位的發(fā)送和接收工作。由隱性到顯性或者顯性到隱性電平變換發(fā)生在這個段中。

傳播時間段(PTS)：用于吸收網(wǎng)絡上的物理延遲的段。所謂網(wǎng)絡上的物理延時指發(fā)送節(jié)點的輸出延遲、總線上信號的傳播延遲、接收單元的輸入延遲。這個段的時間為以上各延時時間的和的兩倍。

相位緩沖段1(PBS1)和相位緩沖段2(PBS2)：當信號邊沿不能包含于SS段中時，可在此段進行補償。由于各發(fā)送節(jié)點、接收節(jié)點以各自獨立的內(nèi)部時鐘工作，細微的時鐘誤差會累計起來，PBS段可用于吸收此誤差。通過對相位緩沖段加減SJW。

如下圖所示，假設1個位由10個Tq組成，可以通過改變PTS和PBS1以及PBS2段的大小來實現(xiàn)不同的采樣點。一般情況下傳輸速率越高采樣點越低。對于500K傳輸速率來講，采樣點一般選擇在75%-81.25%之間。采樣點分為單點采樣和多點采樣，一般情況下，單點采樣就可以滿足要求。

注：一般直接選擇單片機的外部晶振作為CAN總線的時鐘源，而非PLL倍頻再分頻的時鐘作為時鐘源。

采樣點：所謂采樣點是讀取總線電平，并將讀取到的電平作為位值的點。位置在PBS1結(jié)束處。

接收單元在空閑狀態(tài)檢測出幀起始時進行的同步調(diào)整。在檢測出邊沿時不考慮SJW的值而認為是SS段。硬同步如下圖所示。

在接收過程中檢測出總線上的電平變化時進行的同步調(diào)整。每當檢測出邊沿時，根據(jù)邊沿出現(xiàn)的位置加長PBS1段或者縮短PBS2段，以調(diào)整同步。調(diào)整的幅度大小為SJW。

如下圖所示，當邊沿出現(xiàn)在SS段后時，說明接收節(jié)點的SS段早于發(fā)送節(jié)點的SS段，接收節(jié)點為了在盡可能靠近發(fā)送節(jié)點的采樣點處進行采樣，在PBS1插入一個SJW。

如下圖所示，當邊沿出現(xiàn)在SS段前時，說明接收節(jié)點的SS段晚于發(fā)送節(jié)點的SS段，接收節(jié)點為了在盡可能靠近發(fā)送節(jié)點的采樣點處進行采樣，再將上1位的PBS2減少一個SJW。

1、1個位中只進行同步調(diào)整

2、只有當上次采樣點的總線值和邊沿后的總線值不同時，該邊沿才能用于調(diào)整同步（即電平發(fā)生變化）

3、在總線空閑且存在隱性電平到顯性電平邊沿，則一定要進行硬件同步。

4、在總線非空閑檢測到的隱性電平到顯性電平的邊沿如果滿足條件1和2，將進行再同步。

CAN總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，將示波器兩個通道，一個夾H，一個夾L,兩個表筆接地端夾電路板地，點Math,用減法，得出CH1-CH2波形，將示波器時基設置到100Ms/Div來捕捉。捕捉波形如下：

前面是怎么解碼出0x29的呢？

首先SOF=顯性也就是高電平邏輯0，接著11位標識符0x029,就是0 000 0010 1001，接著3個顯性RTR\IDE\r0,也是000，我們得到15個邏輯位0 000 0010 1001 000。注意前面有出現(xiàn)5個連續(xù)0，需要補位1.所以我們得到16位數(shù)據(jù)0 000 01010 1001 000。其中0高電平，1低電平。

 核對一下A-B之間16個us、是不是對上了。

 這個是后面DLC,4us，1000=8

再看一個幀解碼:

錯誤幀：

CAN總線設計規(guī)范對于CAN節(jié)點的輸出電壓有著嚴格的規(guī)定，單個節(jié)點的輸出電壓如果不符合規(guī)范，則在現(xiàn)場組網(wǎng)后容易出現(xiàn)信號電平不可靠的情況，導致錯誤幀的出現(xiàn)，各節(jié)點間無法進行通信。具體要求如表1所示，為測試標準“ISO 11898-2輸出電壓標準”。

表 1 ISO 11898-2輸出電壓標準

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201612/330616.htm

所以每個廠家在產(chǎn)品投入使用前，都要測試CAN節(jié)點DUT（被測設備）的輸出電壓幅值。一般是使用ISO 11989-2輸出電壓標準的CAN測試方法，如下描述：

如表1所示負載條件下，選擇被測DUT的適應條件，如圖 1所示，Rtest為網(wǎng)絡負載電阻，正常為60Ω，高負載時為45Ω。測量和差分電壓等級和CANL CANH線電壓： VCAN_H，VCAN_L，然后計算差分電壓Vdiff和共模電壓VCM。其中Vdiff和VCM的計算方法如下：

Vdiff = VCAN_H – VCAN_L
VCM = 0.5 * (VCAN_H + VCAN_L)

如果測試結(jié)果符合表1所示，則通過測試。

圖 1 輸出電壓測試原理