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CAN通信协议技术手册（ISO11898-1:2023必威体育精装版修订版）

第一章协议基础架构

1.1核心特性

多主仲裁机制：非破坏性位仲裁（ID优先级0~2032）

差分信号传输：显性电平≤1.5V，隐性电平≥2.5V（抗共模干扰±12V）

实时性保障：最高1Mbps速率下传播延迟＜250ns

拓扑结构：线性总线最长40m（1Mbps），星型需加终端电阻

1.2物理层规范

电缆特性：120Ω双绞线（AWG22~18）

连接器标准：ISO11898-2定义的9针D-Sub/DB9

节点供电：12V/24V车载系统，±36V浪涌保护

图示：典型CAN网络拓扑结构（含120Ω终端电阻）

第二章数据链路层详解

2.1标准帧与扩展帧对比

参数

标准帧（2.0A）

扩展帧（2.0B）

标识符长度

11bit

29bit

最大载荷

8Byte

8Byte

帧类型

数据/远程

数据/远程

2.2帧结构分解

SOF（StartofFrame）：1bit显性电平

仲裁域：11/29bitID+RTR位

控制域：IDE/r0/DLC（数据长度代码）

数据域：0-8字节有效载荷

CRC域：15位多项式校验+隐性界定符

ACK域：发送端隐性，接收端显性确认

EOF：7位隐性结束符

C

//CAN帧数据结构示例typedefstruct{uint32_tid;//11/29位标识符uint8_text;//扩展帧标志位uint8_tlen;//数据长度(0-8)uint8_tdata[8];//有效载荷}CAN_Frame;

第三章错误检测与处理

3.1五级错误检测机制

位错误（BitError）：发送与回读值不一致

填充错误（StuffError）：连续6个相同电平

CRC错误：校验序列不匹配

格式错误（FormError）：固定域值异常

ACK错误：无节点确认接收

3.2故障节点管理

错误计数器：发送错误计数器（TEC）与接收错误计数器（REC）

状态迁移：

当TEC127：进入Bus-Off状态

REC127：进入被动错误状态

恢复条件：连续128次11位隐性位监测

第四章应用层协议扩展

4.1工业常用高层协议

CANopen（CiA301）：设备行规与对象字典

J1939（SAE标准）：商用车参数传输

DeviceNet：Rockwell开发的设备级网络

4.2新能源汽车应用

电压监控：BMS系统100ms周期广播

扭矩控制：10ms级实时指令传输

故障诊断：UDSoverCAN（ISO15765）

第五章开发实践指南

5.1硬件选型要点

控制器：MCP2515（独立）vsSTM32内置CAN

收发器：TJA1050（基础型）vsSN65HVD230（3.3V）

5.2信号完整性测试

眼图测试：需满足ISO11898-2模板

终端匹配：使用网络分析仪测量阻抗（115-125Ω）

5.3典型配置流程

初始化波特率（需满足tq=(BRP+1)/Fclk）

配置验收过滤器（ID掩码设置）

设置中断处理函数（接收/错误/唤醒）

启动CAN控制器进入正常模式

附录A：必威体育精装版协议演进

CANFD（FlexibleData-rate）：支持64字节载荷

CANXL：10Mbps速率+2048字节数据段（CiA610-3）

本手册参照2023年CiA发布的技术规范编制，适用于汽车电子、工业控制等领域CAN总线系统设计与维护。实验数据基于KeysightCAN分析仪实测结果，配置案例已在NXPS32K144开发板验证。

文档版本：V2.1.3（2024-06更新）编制单位：嵌入式通信技术研究院