CAN2.0B 數據幀詳解

CAN的幀類型分爲數據幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀以及幀間空隙，本文將對數據幀的幀結構展開說明：

引言：

• CAN2.0協議分爲A版本和B版本，A版本協議爲11位標識符（標準幀），B版本在兼容11位ID標識符的同時，向上擴展到29位ID標識符。

• 顯性電平和隱性電平：

  總線上的電平有顯性電平和隱性電平兩種，顯性電平的邏輯值爲「0」，隱性電平爲「1」。「顯性」具有「優先」的特性，只要有一個單元輸出顯性電平，總線上即爲顯性電平，並且，「隱性」具有「包容」的特性，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才爲隱性電平。（顯性電平比隱性電平更強）

如上圖所示，CAN數據幀分爲以下7個部分。

• Start of Frame
• Arbitration Field
• Control Field
• Data Field
• CRC Field
• ACK Field
• End of Frame

1. Start of Frame：

它指示一幀的開始，由1bit的顯性位組成，必須在Bus Idle狀態發出，網絡上所有節點在「下降沿」執行一次同步；

2. Arbitration Field

標準幀和擴展幀的仲裁域是不同的：

• 標準幀包含11bit的Identifier以及RTR-Bit，Identifier分佈於ID28到ID18，禁止高7bit全都爲隱性。

• 擴展幀包含29bit的Identifier，SRR-Bit，IDE-Bit以及RTR-Bit。Identifier分佈於ID28到ID0，同樣禁止高7bit全都爲隱性。

• RTR-Bit：RemoteTransmission Request BIT，遠程請求位，顯性表示數據幀，隱性表示遠程幀。
• SRR BIT：Substitute Remote Request BIT，替代遠程請求位，它在擴展幀中，位於標準幀RTR的位置上，始終處於隱性。因此一旦標準幀與擴展幀發生衝突，將以標準幀的優先級高於擴展幀而結束。
• IDE BIT：Identifier Extension Bit，標識符擴展位，它在標準幀中位於控制場,始終處於顯性。在擴展幀中位於仲裁場，始終處於顯性。

仲裁域表示數據的優先級別，標識符組成的數值越小優先級越高。

3. Control Field

由6個bit組成，指示要傳輸信息的數據字節數。包含預留位IDE/r1、r0（2bit），DLC（4bit）。

• r0、r1：保留位必須以顯性電平傳送，然而，在接收側可以接收顯性、隱性集任意組合的電平。
• DLC：數據的字節數必須是0-8個字節，但接收方對DLC=9-15的情況並不視爲錯誤。
  

標準幀和擴展幀的控制場是不同的，在標準幀中r1的位置爲IDE-Bit，是一個常態顯性位。

4. Data Field

由0到8個字節組成，用於負載傳輸的數據，數據輸出開始於MSB。

5. CRC Field

由15bit CRC Sequence和1bit CRC Delimiter組成，用來檢查幀是否有傳輸錯誤。

CRC Sequence：CRC序列，計算範圍是SOF，仲裁域，控制域和數據域。

CRC Delimiter：CRC界定符，是一個常態隱性位。

6. ACK Field

ACK(應答場)長度爲2 個bit。包括ACK Slot和ACK Delimiter。

• ACK Slot：應答間隙，發送節點送數據時，會將ACK Slot及ACK Delimiter全部置爲隱性，接收節點計算CRC Sequence正確無誤後，會在ACK Slot期間向發送方發送一個顯性位以示應答。
  

• ACK Delimiter：ACK界定符，是一個常態隱性位。

如果總線上有2個以上的接收節點，只要它們當中任意一個正常接收到消息，就會有ACK被返回，如果總線上沒有節點能夠正常接收信息，則NO ACK被返回。另外發送節點不發送ACK。

7. End of Frame

指示幀的結束，由7個隱性位組成。