CAN2.0B 数据帧详解

CAN的帧类型分为数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧以及帧间空隙，本文将对数据帧的帧结构展开说明：

引言：

• CAN2.0协议分为A版本和B版本，A版本协议为11位标识符（标准帧），B版本在兼容11位ID标识符的同时，向上扩展到29位ID标识符。

• 显性电平和隐性电平：

  总线上的电平有显性电平和隐性电平两种，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。“显性”具有“优先”的特性，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，并且，“隐性”具有“包容”的特性，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。（显性电平比隐性电平更强）

如上图所示，CAN数据帧分为以下7个部分。

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

1. Start of Frame：

它指示一帧的开始，由1bit的显性位组成，必须在Bus Idle状态发出，网络上所有节点在“下降沿”执行一次同步；

2. Arbitration Field

标准帧和扩展帧的仲裁域是不同的：

• 标准帧包含11bit的Identifier以及RTR-Bit，Identifier分布于ID28到ID18，禁止高7bit全都为隐性。

• 扩展帧包含29bit的Identifier，SRR-Bit，IDE-Bit以及RTR-Bit。Identifier分布于ID28到ID0，同样禁止高7bit全都为隐性。

• RTR-Bit：RemoteTransmission Request BIT，远程请求位，显性表示数据帧，隐性表示远程帧。
• SRR BIT：Substitute Remote Request BIT，替代远程请求位，它在扩展帧中，位于标准帧RTR的位置上，始终处于隐性。因此一旦标准帧与扩展帧发生冲突，将以标准帧的优先级高于扩展帧而结束。
• IDE BIT：Identifier Extension Bit，标识符扩展位，它在标准帧中位于控制场,始终处于显性。在扩展帧中位于仲裁场，始终处于显性。

仲裁域表示数据的优先级别，标识符组成的数值越小优先级越高。

3. Control Field

由6个bit组成，指示要传输信息的数据字节数。包含预留位IDE/r1、r0（2bit），DLC（4bit）。

• r0、r1：保留位必须以显性电平传送，然而，在接收侧可以接收显性、隐性集任意组合的电平。
• DLC：数据的字节数必须是0-8个字节，但接收方对DLC=9-15的情况并不视为错误。
  

标准帧和扩展帧的控制场是不同的，在标准帧中r1的位置为IDE-Bit，是一个常态显性位。

4. Data Field

由0到8个字节组成，用于负载传输的数据，数据输出开始于MSB。

5. CRC Field

由15bit CRC Sequence和1bit CRC Delimiter组成，用来检查帧是否有传输错误。

CRC Sequence：CRC序列，计算范围是SOF，仲裁域，控制域和数据域。

CRC Delimiter：CRC界定符，是一个常态隐性位。

6. ACK Field

ACK(应答场)长度为2 个bit。包括ACK Slot和ACK Delimiter。

• ACK Slot：应答间隙，发送节点送数据时，会将ACK Slot及ACK Delimiter全部置为隐性，接收节点计算CRC Sequence正确无误后，会在ACK Slot期间向发送方发送一个显性位以示应答。
  

• ACK Delimiter：ACK界定符，是一个常态隐性位。

如果总线上有2个以上的接收节点，只要它们当中任意一个正常接收到消息，就会有ACK被返回，如果总线上没有节点能够正常接收信息，则NO ACK被返回。另外发送节点不发送ACK。

7. End of Frame

指示帧的结束，由7个隐性位组成。