摘要：本文 CAN 總線工作原理、協議規范與幀格式等細節。
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1. 概述
CAN 是 Controller Area Network（控制器局域網絡）的簡稱，最初是由德國 Bosch 公司設計的，應用于汽車的監測和控制。CAN 總線作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網絡通訊控制方式，逐步被廣泛應用到各種控制領域。
1991 年 9 月，Philips 制定并發布 CAN 技術規范：CAN 2.0A和 CAN2.0B。1993 年 11 月，ISO 組織正式頒布 CAN 國際標準 ISO11898。CAN 總線是唯一成為國際標準的現場總線。
2. CAN 總線介紹
2.1 CAN總線協議
CAN 總線規范分為兩種 CAN2.0A 和 CAN2.0B：
①CAN2.0A：CAN 標準報文格式
②CAN2.0B：CAN 標準報文格式和擴展報文格式
CAN 總線技術規范目的：
①定義數據鏈路層
②定義 CAN 協議在周圍各層中所發揮的作用
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CAN 總線上是差分信號，一個差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異：
邏輯 0—顯性—CAN_H 對應是 3.5V,CAN_L 對應是 1.5V
邏輯 1—隱性—CAN_H 對應是 2.5V,CAN_L 對應是 2.5V
正常情況下：
CAN_H 標準電壓：隱性為 2.6V 左右；顯性為 3.8V 左右
CAN_L 標準電壓：隱性為 2.4V左右；顯性為 1.2V左右
（2）CAN總線信號編碼方式
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CAN 總線采用 NRZ（單極性不歸零碼）編碼，相比曼徹斯特碼具有更好的 EMC 性能。當發送器檢測到位流里有連續 5 個相同極性的位就會插入一個填充位，接收器會刪除這個填充位，然而在固定的位場中不使用位填充。
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2.3 CAN總線幀格式及幀類型
2.3.1 CAN總線幀格式
CAN 總線有二種不同的 CAN 幀格式，標準幀和擴展幀。CAN2.0A 協議僅支持標準幀；CAN2.0B協議引入第二種幀格式，它支持標準幀和擴展幀。具有11位標識符的CAN幀稱為標準幀；具有 29 位標識符的 CAN 幀稱為擴展幀。兩種幀格式可出現在同一總線上。
2.3.2 CAN總線幀類型
CAN 總線報文傳送主要有四種類型的幀：數據幀、遠程幀、錯誤幀以及過載幀。
（1）數據幀
由 7 個不同的位場組成，分別是幀起始、仲裁場、控制場、數據場、CRC 場、應答場以及幀結束。數據幀用于從發送節點向其他節點發送數據。
①幀起始（SOF）：表示數據幀和遠程幀的起始，僅由 1 位顯性位（0）組成
②幀結束（EOF）：表示數據幀和遠程幀的結束，由 7 位隱性位（1）組成。
③仲裁場：用于實現總線仲裁功能和設置沖突發生時的優先級。11 位標識符的是標準數據幀；29 位標識符的是擴展數據幀。遠程發送請求位 RTR 用于區分數據幀和遠程幀，在數據幀中 RTR 必須為顯性電平（0）；遠程幀中該位為隱性電平（1）。
不管在數據幀中還是遠程幀中，標準幀的 RTR 位被擴展幀的 SRR 位替代，SRR 位在擴展幀中必須為隱性位，擴展幀的 RTR 位被置于保留位 r1 前。
④控制場：控制場中的IDE位用于區分標準幀和擴展幀。在標準幀中該位為顯性電平 （0）；擴展幀中該位為隱性電平（1），接收器檢測位流序列的 IDE位以識別接收的是標準幀還是擴展幀。
數據長度代碼（DLC），指示數據場的字節數目，共 4 個位 DLC0—DLC3。DLC 可以設置0—8 的數字表示數據字節數（超過 8 的數字則認為是 8，這種情況并不視為出錯）。 兩位保留位 r0 和 r1，用于擴展。保留位必須全部以顯性電平發送，但接收方可以接收顯性、隱性及其任意組合的電平。
⑤數據場：數據場可以為 0—8 個字節，首先發送 MSB（最高位），一般情況下都是 8 個字節，每個字節可以存儲任意的數。
⑥CRC場：CRC校驗僅僅是CAN通訊的一種錯誤檢測，用于對幀起始、仲裁場、控制場、數據場上的位進行校驗。CRC 碼最適合于短幀報文，CRC 界定符為 1 位隱性位。
⑦應答場：應答場長度為 2 位，包含應答間隙和應答界定符。在應答域里，發送站發送兩個“隱性”位。當接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應答間隙期間發送 ACK 信號，向發送器發送一個“顯性”的位以示應答。
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