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CAN-Bus数据链路层 目 录 概述 远程帧 过载帧与帧间隔 错误帧 数据帧 小结 概 述 1.5小节介绍了CAN-bus物理层相关知识，本小节重点介绍 CAN-bus的数据链路层。 数据链路层 Data Link Layer 解决的问题 CAN-bus上传输的基本单位是CAN帧。 CAN-bus通过各种不同的帧实现以上这 些功能，所以下面从介绍CAN-bus的帧 开始。 Let’s Go！ 应用层 Application 物理层 Physical Layer . . . CAN节点分层 CAN-bus帧分类 CAN-bus通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔 种类型。 5 用于发送节点向接收节点传送数据，是使用最多的帧类型 用于接收节点向某个发送节点请求数据 用于当某节点检测出错误时向其他节点通知错误的帧 用于接收节点向发送节点通知自身接收能力的帧 用于将数据帧或远程帧与前面的帧分离的帧 数据帧 远程帧 错误帧 过载帧 帧间隔 目 录 概述 远程帧 过载帧与帧间隔 错误帧 数据帧 小结 1 DLC 1 1 4 RTR r1 r0 数据帧 数据帧是使用最多的帧，结构上由7个段组成，其中根据仲裁段ID码 长度的不同，分为标准帧（CAN2.0A）和扩展帧（CAN2.0B）。 仲裁段 数据段 ACK段 1 ID 11 1 DLC 1 1 4 Data 0~64 CRC 15 1 1 1 EOF 7 与标准帧相同 帧 结 构 标准帧 扩展帧 RTR IDE r0 18 ID 11 1 1 ID SRR IDE 帧起始 控制段 CRC段 帧结束 由于帧起始和帧结束比较简单， 先说明；其他段随后逐一说明 …… 帧起始和帧结束 帧起始和帧结束用于界定一个数据帧，无论是标准数据帧或扩展 数据帧都包含这两个段。 帧起始 仲裁段 控制段 数据段 CRC段 ACK段 帧结束 数据帧 结构 标准帧 或 扩展帧 由单个显性位组成。总线空闲时，发送节点发送帧起始，其他接收节点同步于该帧起始位。 由7个连续的隐性位组成。 仲裁段 CAN-bus并没有规定节点的优先级，但通过仲裁段帧ID规定了数据帧的 优先级。 根据CAN2.0标准版本不同，帧ID分为11位和29位两种。 ID[0 : 10] RTR 标准格式 ID[0 : 10] SRR IDE ID[11 : 28] RTR 扩展格式 远程帧发送标识位， 占1bit，为显性 替代远程帧请求位， 占1bit，为显性 识别符扩展位，占1bit， 标准帧中该位位于控制段，为显性；扩展帧中该位位于仲裁段，为隐性。 CAN-bus是如何解决多个节点同时发送数据， 即总线竞争的问题？该问题由仲裁段给出答案。 帧起始 仲裁段 控制段 数据段 CRC段 ACK段 帧结束 数据帧 结构 组成29位ID，前11位与标准帧的11位ID编码位置相同 CAN控制器电平监测示意 总线仲裁 CAN控制器在发送数据的同时监测数据线的电平是否与发送数据对 应电平相同，如果不同，则停止发送并做其他处理。 发送位的电平 监测总线的电平 进行比较 通信数据线 根据比较结果 判断是否停止 发送和其他处理 如果该位属于仲裁段，则退出总线竞争； 如果处于其他段，则产生错误事件（帧ACK时间段或被动错误标 志传输期间除外） 。 SOF 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 RTR 控制段 DATA 总线仲裁 假设节点A、B和C都发送相同格式相同类型的帧，如标准格式数据帧， 它们竞争总线的过程是： 只听模式 只听模式 节点A 节点B 节点C 节点B的ID第5位是隐性， 节点A、C的为显性，总线电平 为显性，节点B退出总线竞争。 节点C的ID第3位是隐性， 节点A的为显性，总线电平 为显性，节点C退出总线竞争。 从该分析过程得出结论是：帧ID值越小，优先级越高； 对于同为扩展格式数据帧、标准格式远程帧和扩展格式远程帧的情况同理。 SOF 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 RTR/SRR 总线仲裁 由于数据帧的RTR位为显性电平，远程帧的RTR位为隐性电平， 所以帧格式和帧ID都相同情况下，数据帧的优先级比远程帧优先级高： 节点A 发送数据帧 节点B 发送远程帧 ID[0:10] ID[0:10] 节点A仲裁失败退出发送，进入只听模式； 节点B获得总线，继续发送剩余数据。 ID段相同 只听模式 ……