工业通信原理——CAN通信精讲

前言

CAN总线是一种用于在控制系统中进行通信的串行总线标准，常用于汽车、工业控制等领域。它允许多个设备在同一总线上进行通信，而不需要中央控制器，因此具有分布式、实时性强等特点。

CAN总线的报文格式通常分为两种：数据帧（Data Frame）和远程帧（Remote Frame）。

1. 数据帧（Data Frame）：

   • 起始符（SOF）：1位，指示数据帧的开始。
   • 标识符（Identifier）：11位或29位，用于标识数据帧的优先级和发送者。
   • 控制字段（Control Field）：6位或8位，包括数据长度、帧格式和远程传输请求等信息。
   • 数据域（Data Field）：0-64位，存放实际的数据。
   • CRC（Cyclic Redundancy Check）：15位或17位，用于检测数据帧的错误。
   • 确认位（ACK）：2位，用于确认数据帧的接收。
   • 结束符（EOF）：7位，指示数据帧的结束。

2. 远程帧（Remote Frame）：

   • 起始符（SOF）：1位。
   • 标识符（Identifier）：11位或29位。
   • 控制字段（Control Field）：6位或8位，包括帧格式和远程传输请求等信息。
   • 结束符（EOF）：7位。

CAN通信的发送过程如下：

1. 发送准备：
   发送节点首先检查总线是否空闲，然后选择一个合适的优先级，并将数据填充到数据域中，计算CRC，并准备发送数据帧或远程帧。

2. 发送数据帧或远程帧：

   • 对于数据帧，发送节点发送起始符、标识符、控制字段、数据域、CRC和结束符，并等待接收节点的确认。
   • 对于远程帧，发送节点发送起始符、标识符、控制字段和结束符。

3. 接收和确认：

   • 接收节点接收到数据帧或远程帧后，进行CRC校验。
   • 如果CRC校验通过，接收节点发送ACK确认信号，表示数据帧或远程帧接收成功。
   • 如果CRC校验失败，接收节点不发送ACK，发送节点会认为数据帧或远程帧发送失败，并尝试重新发送。

4. 冲突检测和处理：

   • 如果多个节点同时发送数据，可能会发生冲突。
   • CAN总线上的节点会检测到冲突，并进行冲突处理，通常是采用非破坏性的冲突检测和重发机制。

总的来说，CAN总线使用数据帧和远程帧进行通信，具有高效、可靠、实时性好等特点，适用于需要高速数据传输和实时响应的应用场景。

数据帧详解

当我们深入了解CAN总线的数据帧时，可以将其分解为以下几个部分，以便更详细地理解每个字段的作用和含义：

1. 起始符（Start of Frame, SOF）：数据帧的起始位，总是为逻辑0。它指示了数据帧的开始，帮助接收节点正确定时接收数据。
2. 标识符&#x