CAN报文：数据帧详解

CAN使用的是两条差分信号线，只能表达一个信号，简洁的物理层决定了CAN必然要配上一套复杂的协议。

CAN协议对数据、操作命令(如读/写)以及同步信号进行打包，打包后的这些内容称为报文

打包的过程就是在原始数据的基础上再加上帧起始段、仲裁段、控制段、CRC校验、应答和帧结束，把这些内容按特定的格式打包好，就可以用一个通道表达各种信号了，当数据包被发送时，只要接收方按约定格式去解读，就能还原出原始数据

为了更有效地控制通讯，CAN一共规定了5种类型的帧

数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式，标准格式有 11 个位的标识符ID，扩展格式有 29 个位的 ID

数据帧由帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC、ACK、帧结束共7个段构成

表示帧开始的段，1个位的显性位 标准格式与扩展格式相同

表示数据帧优先级的段 标准格式与扩展格式的构成有所不同，均禁止高7位为隐性(ID=1111111XXXX…)

仲裁段的内容主要为本数据帧的ID，标准格式的ID 有11 个位，扩展格式的 ID 有29 个位，在CAN协议中，ID决定着数据帧发送的优先级，也决定着其它节点是否会接收这个数据帧。CAN总线不对挂载在它之上的节点分配优先级和地址，对总线的占有权是由信息的ID决定的，即对于重要的信息，优先级高的ID，能够优先发送出去

RTR位(Remote Transmission Request Bit)

译作远程传输请求位，它是用于区分数据帧和遥控帧的，当它为显性电平时表示数据帧，隐性电平时表示遥控帧。

IDE位(Identifier Extension Bit)

译作标识符扩展位，它是用于区分标准格式与扩展格式，当它为显性电平时表示标准格式，隐性电平时表示扩展格式

SRR位(Substitute Remote Request Bit)

只存在于扩展格式，它用于替代标准格式中的RTR位，由于扩展帧中的SRR位固定为隐性位，RTR在数据帧中为显性位，所以两个ID相同的标准格式与扩展格式，标准格式的优先级较高

控制段由 6 个位构成，表示数据段的字节数 标准格式和扩展格式的构成有所不同

保留位（r0、r1）必须全部以显性电平发送。 数据长度码（DLC），数据的字节数必须为 0～8 字节

标准格式和扩展格式相同 数据段可包含 0～8 个字节的数据，从MSB(最高位)开始输出

标准格式与扩展格式相同 CRC 段是检查帧传输错误的段，由15 个位的CRC值和1 个位的CRC界定符(隐性分隔位)构成

CRC是根据多项式生成的CRC值，CRC的计算范围包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段 接收方以同样的方式计算CRC值并进行比较，不一致时利用错误帧请求重新发送

标准格式与扩展格式相同 ACK段包括ACK槽位、ACK界定符位2个位

发送单元的ACK 段：发送单元在 ACK 段发送2 个位的隐性位 接收单元的ACK 段：接收到正确消息的单元在ACK 槽发送显性位，通知发送单元正常接收结束，这称作“发送ACK”或者“返回ACK”

标准格式与扩展格式相同 帧结束是表示该帧结束的段，由发送节点发送 7 个位的隐性位构成