CAN协议

1、CAN总线简介
CAN是Controller Area Network的缩写，ISO11898和ISO11519（国际标准），J（美国标准）。

背景：车辆上电控电源数量越来越多。原先点对点连接的方式，成本过高。采用总线形拓扑结构(节点与节点之间的数据共享，通过共享介质。即一条总线传输)，降低成本，开发周期快等优点。

分类：高速CAN和低速CAN。
特点：可以联想CAN协议的传输和格式。
传输：
主线空闲时，都可以发送，即没有主从
协议格式：
CRC，错误检测，错误通知，错误恢复。
ACK确认，广播形式传输。

2、CAN总线原理
总线结构：

发送过程：
● 微控制器接收与其他节点的一些应用层数据的交互，当需要有数据需要发送的时候，微控制器（MCU）会将应用层数据传递给CAN控制器；
● CAN控制器进行报文的封装，封装之后以二进制码流的形式传给收发器；
● 收发器将这种二进制位流信号（数字信号）与物理的电平信号（电信号）进行转换，从而实现MCU接收要实现的功能。比如车窗的控制，乘客按键按下，车窗电机转动，实现车窗的打开和关闭。
上面是整体的一个流程，可以说一下帧的传输过程。

接收过程:
● 收发器检测到总线上的数据时，会将CAN高低这两根线的差分电平（电信号），解析成数据链路层传输的0101比特流（数字信号）传给控制器；
● 控制器进行报文的解封装，然后将应用层数据打包传给微控制器进行处理。

3、CAN总线协议
3.1、物理层
1、位电平
CAN控制器根据CAN_H和CAN_L上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐形电平,

显性电平对应逻辑：0，隐性电平对应逻辑：1。

CAN_H的电平为3.5V，CAN_L线的电平为1.5V，CAN_H和CAN_L的电压差为2V左右，CAN_H和CAN_L线上的电压均为2.5v, CAN_H和CAN_L之间的电压差为0V。可以用示波器观察。每一帧报文的传输，每一位的电平都是显性。

2、终端电阻
接在CAN_H和CAN_L之间的电阻。
作用：
3、差分电路
CAN使用差分电路：有外来干扰时，CAN_H和CAN_L会同时受到干扰，但是电位差不会改变太多，抗干扰能力强。

3.2、数据链路层
通过CAN ID的可以分类不同报文。网络管理报文（CAN 4开头，CAN FD 5开头），应用报文，诊断报文（7开头，物理寻址：一对一 比如对单体安全访问，在线编程，功能寻址：服务需要一对多，保证ECU的状态相同，比如多个 ECU需要知道车速的信息，温度的信息）
1、帧类别：
数据帧、错误帧常用，远程帧不用。
CAN2.0 ID不一样 标准帧11（乘用车） 扩展帧29（商用车），给ID具体信息，为了把车的发动机、扭矩信息写进去。
标准帧格式：

七段。
● 帧起始：SOF
● 仲裁段（Arbitration Field）：ID和RTR
RTR:远程发送请求位，区分该帧是数据帧还是远程帧：显性信号（0）代表数据帧（Data Frame）,隐性信号（1）代表远程帧（Remote Frame）。
● 控制段：IDE、RB0、DLC；
IDE：扩展位,扩展帧的判断；
RB0：保留位；
DLC：数据长度编码位，数据的长度。
● 数据段：传送数据，最多8个字节。
● 循环校验段：CRC、CRC DEL；
CRC：循环校验序列；
CRC DEL：界定符，表示循环校验序列的结束。隐性信号
● 确认段：ACK SLOT（确认位）和ACK DEL（界定符，隐性信号）
● 帧结束：EOF，7位，隐性信号，表示帧的结束。

DLC和DL的区别：
● CAN message 属性DLC和DataLength 是对应着CAN/CANFD报文的报文结构的
● 如果是标准CAN，因为最多是8字节，两个参数值都一样，但是CAN报文的话，就应该记住那个映射表
● 仿真CAN报文的时候，长度可别设错。

填充位：连续5个相同位，填充反转位，防止累加错误。

2、仲裁
1、显性覆盖隐形
当多个信号在总线上发送数据时，显性信号0覆盖隐形信号1，所以ID 0越多靠前，报文优先级更高，表现ID数字越小，优先级越高。
2、非预期位退出发送。
在多个报文发送位时，与总线报文位进行对比，不相同的退出竞争。
3、同步（位时序分解）
CAN使用"位同步"的方式来抗干扰/吸收误差，实现对总线电平信号进行正确的采样，确保通讯正常。
为了实现位同步，CAN协议把每一个数据位的时序分解成SS（同步）段，PTS（传输）段，PBS1段（相位段1），PBS2段（相位段2），这四段的。
长度加起来即为一个CAN数据位的长度。分解后最小的时间单位是Tq，1bit的时间段（16TQ）。
同步段：电平跳变范围，若超出，则重新；
传输段：补偿网络的物理延时时间，保证数据位都已经传输，从第一位到最后一位，；
相位段1和相位段2。
主要是采样点的知识点，采样点在相位段1和相位段2边界，采样点测试。
4、错误流程：
错误类别：5种；
1、位错误：当总线赢得发送权后，会对总线电平进行侦听，当发送的电平和侦听的电平不一致；
2、填充错误：出现6个连续相同的电平；
3、CRC错误：接收节点按照与发送节点相同的方法计算数据CRC校验值，计算结果与CRC场的数据不一致；
4、ACK错误：发送节点在应答场没有检测到一个显性电平；
5、固定错误：定义固化的某些位出现错误。

5、错误处理机制：
检测到错误，自动重发，同时发送错误帧。
发送节点检测到错误一次，TEC加8，直到加到255（第32次），休眠，避免优先级高的数据帧一致发送占用总线，导致其他报文无法发送。