【CAN通信】

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一、CAN通信简介

CAN（Controller Area Network 控制器局域网）在汽车控制领域较为常见，在汽车领域控制器的专业术语为ECU（Electronic Control Unit 电子控制单元），其内部集成了单片机、驱动系统、控制系统，ECU之间通过CAN总线进行相互通信；
在CAN总线通信出现之前，汽车上的电子产品基本都是点对点连接，随着控制器的增多，不但控制器本身接口数量大量增加，整车的线束布置和电气架构也变得极其复杂，制造成本和维护成本也随之上涨，CAN总线的应用大幅度缩减了信号线束长度，简化了车辆局域网结构，提高了通信总体的可靠性；

二、CAN通信的逻辑电平分析

单片机发送逻辑0、逻辑1的电平信号，通过CAN收发器可以转换成CAN HIGH、CAN LOW的差分信号，差分信号用两根数据线来表示一个信号，例如：
当CAN收发器接收到低电平信号时，CAN HIGH = 3.5v，CAN LOW = 1.5v，差分信号的电压差为2v，表示逻辑0；
当CAN收发器接收到高电平信号时，CAN HIGH = 2.5v，CAN LOW = 2.5v，差分信号的电压差为0v，表示逻辑1；
此外，收发器也可以将差分信号转换为普通的电平信号；

三、CAN通信的差分信号线设计

使用单一的高低电平表示逻辑0与逻辑1时，当信号线某一点受到干扰时，信号的电平就会产生跳变，这样会导致传输出现错误，从而不能进行长距离传输，而CAN通信的差分信号线是以双绞线的形式缠绕在一起的，当受到电磁干扰时，两根信号线产生同步的信号跳变，差分电压基本保持不变，数据传输基本不受影响，因此差分信号线的设计可以有效降低电磁干扰，可以远距离传输数据，在实际应用中CAN信号的传输距离可以达到1000m；

为了防止信号反射，差分信号线的两端需要各自接上一个120Ω的终端电阻，

CAN标准数据帧格式

起始位（1位）：必定是逻辑0；

识别码（11）：表示数据是发送给哪个设备的，每个设备具有11位唯一的识别码；

RTR（1位）：用于区分数据帧或者远程请求帧，如果是远程请求帧，该位为1，如果是数据帧，该位为0；

控制码（6位）：用于控制数据帧长度；
其第一位（IDE）用于区分数据帧的标准格式和拓展格式，在标准帧的标准格式中：IDE=0，数据帧有11位识别码，而在拓展格式中：IDE=1，数据帧有29位识别码；
第二位是预留位（空闲位），逻辑0；
剩下的4位是DLC（Data LInk Control）位，表示数据长度，二进制编码为0 - 8（二进制数字0000 ~ 1000表示0 ~ 8），如果DLC=1表示数据位只有一个字节（8位），如果DLC=8表示数据位有八个字节（64位）；

CRC码（16位）：循环冗余校验位，为了确保数据的准确性而设置的，设备接收端会根据数据计算出其CRC位，如果计算出来的和接收到的CRC不一致，说明数据传输异常，设备发送端重新发送一遍数据帧；

CRC界定符（1位）：逻辑1，目的是把后面的信息隔开；

ACK码（2位）：第一位是ACK确认槽，发送端发送的是逻辑1，而接收端恢复逻辑0来表示应答；第二位表示ACK界定位，为逻辑1；

结束位（7位）：7位都是逻辑1，表示数据帧传输结束；

四、设备发送数据优先级

CAN总线架构中，当一个设备发送数据时，相当于广播，其余设备收听广播数据，当多个设备同时发送数据时，需要根据一定的规则来决定哪个设备先发送数据（仲裁）；

CAN总线采用线与规则进行冲突仲裁：
通过识别码来界定数据发送优先级，当总线同时出现逻辑1与逻辑0信号时，总线会被置为成逻辑0，传递逻辑1的信号就不会再发送了；

总结

简单描述了CAN通信逻辑电平定义、差分信号的设计、标准数据帧格式。