CAN總線的報文類型介紹

CAN（Controller Area Network）總線是一種廣泛使用的串行通信協(xié)議，特別適用于汽車和工業(yè)自動化領(lǐng)域。CAN總線上的報文類型主要可以分為以下幾種，每種類型都有其特定的用途和格式。

一、數(shù)據(jù)幀（Data Frame）

數(shù)據(jù)幀是CAN總線上最基本的報文類型，用于節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀由多個段組成，包括幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC段、ACK段和幀結(jié)束。

1. 幀起始（Start of Frame, SOF）

• 定義 ：表示數(shù)據(jù)幀開始的段，由一個顯性位（邏輯0）組成。
• 作用 ：當(dāng)總線空閑時，發(fā)送節(jié)點發(fā)送幀起始，其他接收節(jié)點同步于該幀起始位。

2. 仲裁段（Arbitration Field）

• 定義 ：表示該幀優(yōu)先級的段，根據(jù)仲裁段ID碼長度的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN 2.0A）和擴(kuò)展幀（CAN 2.0B）。
• 內(nèi)容 ：標(biāo)準(zhǔn)格式幀的仲裁段由11位標(biāo)識符（ID）和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）組成；擴(kuò)展格式幀的仲裁段由29位標(biāo)識符和RTR位組成。
• 作用 ：用于確定發(fā)送的幀類型（數(shù)據(jù)幀或遙控幀）以及發(fā)送的幀格式（標(biāo)準(zhǔn)幀或擴(kuò)展幀），并決定幀的優(yōu)先級。

3. 控制段（Control Field）

• 定義 ：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)及保留位的段。
• 內(nèi)容 ：包括數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）和兩個保留位（r0、r1）。DLC指示了數(shù)據(jù)段中的字節(jié)數(shù)量，可以是0到8個字節(jié)。
• 作用 ：告知接收節(jié)點數(shù)據(jù)段的長度，以便正確接收數(shù)據(jù)。

4. 數(shù)據(jù)段（Data Field）

• 定義 ：數(shù)據(jù)的內(nèi)容，可發(fā)送0~8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
• 作用 ：傳輸實際的數(shù)據(jù)信息。

5. CRC段（Cyclic Redundancy Check Field）

• 定義 ：檢查幀的傳輸錯誤的段，包括CRC序列和CRC界定符。
• 作用 ：通過CRC校驗確保數(shù)據(jù)的完整性和正確性。

6. ACK段（Acknowledgment Field）

• 定義 ：表示確認(rèn)正常接收的段，由ACK槽和ACK界定符組成。
• 作用 ：當(dāng)接收器正確地接收到有效的報文時，會在ACK槽期間向發(fā)送器發(fā)送一個顯性位以示應(yīng)答。

7. 幀結(jié)束（End of Frame, EOF）

• 定義 ：表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段，由7個隱性位組成。
• 作用 ：標(biāo)志數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。

二、遙控幀（Remote Frame）

遙控幀用于請求發(fā)送具有相同ID的數(shù)據(jù)幀。當(dāng)接收節(jié)點需要某個數(shù)據(jù)但自己沒有該數(shù)據(jù)時，會發(fā)送一個遙控幀來請求發(fā)送節(jié)點發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。遙控幀的結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)幀相似，但數(shù)據(jù)段為空，且RTR位被設(shè)置為1。

三、錯誤幀（Error Frame）

錯誤幀由錯誤標(biāo)志和錯誤分界兩個域組成。當(dāng)接收節(jié)點檢測到總線上的報文有誤時，會自動發(fā)出“活動錯誤標(biāo)志”，其他節(jié)點檢測到活動錯誤標(biāo)志后發(fā)送“錯誤認(rèn)可標(biāo)志”。錯誤幀的發(fā)送會中斷當(dāng)前的總線通信，直到錯誤被處理完畢。

四、超載幀（Overload Frame）

超載幀由超載標(biāo)志和超載分隔符組成。當(dāng)接收方在接收下一幀之前需要過多的時間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)，或在幀間空隙域檢測到顯性電平時，會發(fā)送超載幀。超載幀的發(fā)送會延遲后續(xù)幀的發(fā)送，以確保總線上的通信不會因過載而中斷。

五、其他報文類型

除了上述四種基本的報文類型外，CAN總線協(xié)議還定義了其他幾種特殊的報文類型，如幀間空隙（Interframe Space）和N_PCI報文類型（如單幀、首幀、連續(xù)幀、流控幀等）。這些報文類型在特定的通信場景下使用，以滿足不同的通信需求。

總結(jié)

CAN總線上的報文類型包括數(shù)據(jù)幀、遙控幀、錯誤幀和超載幀等基本類型，以及幀間空隙和N_PCI報文類型等特殊類型。每種報文類型都有其特定的結(jié)構(gòu)和用途，共同構(gòu)成了CAN總線通信的基礎(chǔ)。在實際應(yīng)用中，根據(jù)具體的通信需求選擇合適的報文類型進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以確保通信的可靠性和高效性。