CAN组网通讯知识点总结（只是为了备忘）

CAN通讯优点：

具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、采用双线串行通信方式，检错能力强

使用双线差分信号：两根线上都传输信号，波形相反，为了数据的安全性和稳定性，任何一根线通讯终止了都不影响

1：多主控制。 在总线空闲时，所有单元都可以发送消息（多主控制）， 而两个以上的单元
同时开始发送消息时，根据标识符（ Identifier 以下称为 ID）决定优先级。 ID 并不是
表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始
发送消息时，对各消息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级
最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。

2：系统的柔软性。 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单
元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。

3： 通信速度较快，通信距离远。 最高 1Mbps（距离小于 40M），最远可达 10KM（速率低
于 5Kbps）。

4：具有错误检测、错误通知和错误恢复功能。 所有单元都可以检测错误（错误检测功能），
检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能），正在发送消息的单
元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新
发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。

5： 连接节点多。 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没
有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通
信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。

  CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准：ISO11898标准和 ISO11519-2 标准。其中 ISO11898是针对通信速率为 125Kbps~1Mbps 的高速通信标准，而 ISO11519-2 是针对通信速率为 125Kbps以下的低速通信标准。就是常说的高速Can和低速Can

在 CAN 总线的起止        
端都有一个 120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射

CAN 协议是通过以下 5 种类型的帧进行的：
⚫ 数据帧
⚫ 遥控帧
⚫ 错误帧
⚫ 过载帧
⚫ 间隔帧
另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符（ID），
扩展格式有 29 个位的 ID。各种帧的用途如表 30.1.1 所示：

帧类型 帧用途
数据帧 用于发送单元向接收单元传送数据的帧
遥控帧 用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧
错误帧 用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧
过载帧 用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧
间隔帧 用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧

一般我们只需要了解数据帧就可以了

数据帧一般由 7 个段构成，即：
（1） 帧起始。表示数据帧开始的段。
（2） 仲裁段。表示该帧优先级的段。
（3） 控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
（4） 数据段。数据的内容，一帧可发送 0~8 个字节的数据。
（5） CRC 段。检查帧的传输错误的段。
（6） ACK 段。表示确认正常接收的段。
（ 7） 帧结束。表示数据帧结束的段

can的数据量很小，一般只有0-8个字节，所以后面会有CANOpen，和EtherCat的进阶协议

一般帧ID越小，优先级越高。一般从做到右看谁先有1谁就退出竞争，到只剩下一个就优先发送

 

1、 常见的校验方法

 

1. 最简单的校验是数据发送后进行主动回读，结果一致才确认传输成功，很显然这种传输沟通的方式很直观并非常精准，但是由于回读的操作使得数据传输量翻倍，也就是传输对带宽要求高且效率低下；

 

2. 奇偶校验，就是传输中使用额外 1 个位来记录传输数据二进制数中 1 的个数是奇数还是偶数，这个方案适合绝大多数硬件，传输开销适中，因此被广泛使用，例如常见的串口通信；

 

3. 累加和校验，该算法原理是对数据逐一进行累加后得到一个数值，接收方在接收数据同时也进行数据的累加并最终与发送过来的累加和进行比较，该算法计算简单，无论在硬件或是软件实现都能保证较高的效率，常用于低速串行数据通信校验和芯片代码的完整性判断；

 

4. CRC 检验，该算法是基于一个多项式除法取余的结果，其根据位数需求和多项式变化有数十种版本，凭借其硬件实现简单，位反转侦错能力较强及运算开销适中的优点被广泛应用与数字网络传输以及数据存储领域，如磁盘数据校验、USB、GSM/CDMA 通信，在计算机应用中经常接触到的 RAR 和 ZIP 文件的压缩 / 解压数据完整性检查也采用了该算法；

 

5. MD5、SHA 为代表的信息摘要校验，数据摘要算法也被称为哈希（Hash）算法、散列算法，摘要算法用于数据量比较大的场合。它通过对所有数据提取指纹信息以实现数据签名、数据完整性校验等功能，由于其不可逆性，有时候会被用做敏感信息的加密，如软件注册授权文件的内容保护，还有经常遇到的互联网下载大文件（例如大小到 GB 级别的 ISO 镜像）通常会带有 MD5、SHA1 等信息方便用户检查传输数据的完整性。

 

 

CRC 域在 CAN 帧中的位置

 

图 1

 

如图 1 橙色块方框所示，一个传统 CAN 帧结构中，CRC 域放置在数据结束后应答检测之前，对于 CAN FD 也是相同的位置，该信息对于用户应用界面来说是不可见的，可以通过 CANscope 总线分析仪解码窗口或者带有 CAN 协议解码能力的示波器从总线模拟波形上得到对应的 CRC 数据展示，见图 2。

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在CAN总线中存在5种错误类型:

位错误:向总线送出一位的某个节点同时也在监视总线，当监视到总线位的电平与送出的电平不同时9则在该位时刻检测到一个位错误。但是在仲裁区的填充位流期间或应答间隙送出隐性位而检测到显性位时，不认为是错误位。送出认可错误标注的发送器，在检测到显性位时也不认为是错误位。

填充错误:在使用位填充方法进行编码的报文中，出现了第6个连续相同的位电平时，将检 测出一个填充错误。

CRC错误:CRC序列是由发送器CRC计算的结果组成的。接收器以与发送器相同的方法计算CRC。如果计算的结果与接收到的CRC序列不同，则检测出一个CRC错误。

形式错误: 当固定形式的位区中出现一个或多个非法位时，则检测到一个形式错误。

应答错误:在应答间隙，发送器未检测到显性位时，则由它检测出一个应答错误。

检测到出错条件的节点通过发送错误标志进行标定。当任何节点检测出位错误、填充错误、形式错误或应答错误时，由该节点在下一位开始发送出错误标志。

在CAN总线中，任何一个单元可能处于下列3种故障状态之一：错误激活状态（ErrorActive）、错误认可状态（Error Pasitive）和总线关闭状态（Bus off）。

错误激活单元可以照常参与总线通信，并且当检测到错误时，送出一个活动错误标志。错误 认可节点可参与总线通信，但是不允许送出活动错误标志。当其检测到错误时，只能送出认可错 误标志，并且发送后仍为错误认可状态，直到下一次发送初始化。总线关闭状态不允许单元对总 线有任何影响。

为了界定故障，在每个总线单元中都设有2个计数：发送出错计数和接收出错计数。这些 计数按照下列规则进行。

（1）接收器检查出错误时，接收器错误计数器加1，除非所有检测错误是发送活动错误标志或超载标志期间的位错误。

（2）接收器在送出错误标志后的第一位检查出显性位时，错误计数器加8。

（3）发送器送出一个错误标志时，发送器错误计数器加8。有两种情况例外：其一是如果发 送器为错误认可，由于未检测到显性位应答或检测到应答错误，并且在送出其认可错误标志时，未检测到显性位；另外一种情况是如果仲裁器件产生填充错误，发送器送出一个隐性位错误标志，而检测到的是显性位。除以上两种情况外，发送器错误计数器计数不改变。

（4）发送器送出一个活动错误标志或超载标志时，检测到位错误，则发送器错误计数器加8。

（5）在送出活动镨误标志、认可错误标志或超载错误标志后，任何节点都最多允许连续7个显性位。在检测到第11个连续显性位后，或紧随认可错误标志检测到第8个连续的显性位，以及附加的8个连续的显性位的每个序列后，每个发送器的发送错误计数都加8，并且每个接收器的接收错误计数也加8。

（6）报文成功发送后，发送错误计数减1，除非计数值已经为0。

（7）报文成功发送后，如果接收错误计数处于1～197之间，则其值减1；如果接收错误计数为0，则仍保持为0；如果大于127，则将其值记为119～127之间的某个数值。

（8）当发送错误计数等于或大于128，或接收错误汁数等于或大于128时，节点进人错误认,可状态，节点送出一个活动错误标志。

（9）当发送错误计数器大于或等于256时，节点进人总线关闭状态。

（1O）当发送错误计数和接收错误计数均小于或等于127时，错误认可节点再次变为错误激活节点。

（11）在检测到总线上11个连续的隐性位发送128次后，总线关闭节点将变为2个错误计数器均为0的错误激活节点。

（12）当错误计数器数值大于96时，说明总线被严重干扰。

如果系统启动期间仅有1个节点挂在总线上，此节点发出报文后，将得不到应答，检查出错误并重复该报文，此时该节点可以变为错误认可节点，但不会因此关闭总线。