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CAN 是控制器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱。CAN采用數據塊編碼的方式，數據塊根據幀的類型，能夠讓掛載在總線上的不同節點接收到相同的數據，再根據每個節點的配置對信息進行選擇性處理（處理or丟棄）。CAN總線具有以下特點：

1. 多主控制

在總線空閑時，所有的單元都可以發送消息；具有CSMA/CA機制，即最先訪問總線的單元可獲得發送權；多個單元同時發送消息時，優先級高的標志（ID）單元可獲得發送權，其中ID并不是發送的目的地址，而是表示訪問總線的消息的優先級，仲裁機制會對消息ID的每個位繼續比較，仲裁為高優先級的單元可繼續發送消息，仲裁失敗的單元則停止發送而進行接收工作。此處對CAN組網編程十分重要！！！

2. 系統柔軟性

由于與總線相連的單元沒對應的地址信息，因此在編程時比較方便，增加總線上的單元，已連接的其他的單元的軟硬件以及應用層都不需要改變。

3. 通信速度

在通信距離小于40m時，速度最高1Mbps，最遠可達10km，此時速率小于5Kbps。同一個網絡中，所有的單元必須設定為同一個通信速度，類似于串口中要設置為相同的波特率。

4. 錯誤檢測功能、錯誤通知功能、錯誤恢復功能

（1）所有的單元都可以檢測錯誤；

（2）檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元；

（3）正在發送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結束當前的發送。被強制結束發送的單元會不斷反復地重新發送此消息直到成功發送為止。

5. 故障封閉

CAN總線可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數據錯誤（如外部噪聲干擾）還是持續的數據錯誤（如單元內部故障、斷線等），由此功能，當總線上發生持續數據錯誤時，可將引起此故障的單元從總線上隔離出去。

6. 遠程數據請求

可通過發送“遙控幀”，請求其他單元發送數據。

7. 連接節點

可連接的單元理論上沒有限制，但連接單元數增加，應降低通信速度。

CAN 協議經ISO 標準化后有ISO11898 標準和ISO11519-2 標準兩種。ISO11898 和ISO11519-2 標準對于數據鏈路層的定義相同，但物理層不同。

ISO11898、ISO11519-2 的物理層特征

圖 1 ISO11898、ISO11519-2 的物理層特征

由上圖可以看出，在ISO11898中，CAN_H與CAN_L之差約為2.5V，對應顯性電平邏輯0，CAN_H與CAN_L之差為0V，隱性電平對應邏輯1。在ISO11519中，CAN_H與CAN_L之差約為3V，對應顯性電平邏輯0，CAN_H與CAN_L之差為1.5V，隱性電平對應邏輯1。

二、CAN協議

1、幀的種類

CAN協議包括下列表格中的五種類型的幀，其中數據幀和遙控幀有標準格式和擴展格式，標準格式有11bit的ID，擴展格式有29bit的ID。

2、幀的構成

（1）數據幀

格式如下：

數據幀的構成

圖 2 數據幀的構成

上圖中D表示顯性電平，R表示隱性電平。標準格式中標識符（ID）有11bit，從ID28到ID18被依次發送，禁止高7位都為隱性（禁止設定：ID = 1111 111X XXX）；擴展格式的ID有29bit，基本ID從ID28到ID18，擴展ID由ID17到ID0表示，禁止高7位都為隱性（禁止設定：ID = 1111 111X XXX）。

RTR位用于標識是否是遠程幀（0：數據幀；1：遠程幀）；IDE位用于標識符選擇位（0：使用標準標識符；1：使用擴展標識符）；SRR位代替遠程請求位，為隱性位，代替了標準幀中的RTR位。

（2）遙控幀

接收單元向發送的單元請求發送數據使用的幀，與數據幀的區別在于沒有數據段。其他幀在后面很少會用到，這里不作過多描述。遙控幀格式如下：

遙控幀的構成

圖 3 遙控幀的構成

（3）優先級的決定

在總線空閑態，最先發送消息的單元獲得優先發送權。當多個單元同時發送消息時，各個發送單元從仲裁段的第一位開始進行仲裁，連續輸出顯性電平最多的單元可繼續發送。仲裁過程如下：

仲裁過程

數據幀和遙控幀的優先級，具有相同ID的數據幀和遙控幀在總線上競爭時，仲裁段的最后一位（RTR）為顯性位的數據幀具有優先權可繼續發送。仲裁過程如下：

數據幀與遙控幀的仲裁過程

標準格式與擴展格式的優先級，標準格式ID與具有相同ID的遙控幀或者擴展格式的數據幀在總線上競爭時，標準格式的RTR 位為顯性位的具有優先權可繼續發送。仲裁過程如下：

標準格式與擴展格式的仲裁過程

以上介紹CAN通信的特點以及主要兩個幀組成，仲裁過程等，對CAN通信有了大概的了解。以上如有不足之處，望有識之士給予指正！

關鍵字：STM32 CAN 總線通信引用地址：STM32 CAN總線通信學習筆記（一）

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