CAN通信描述篇

一.引言

         CAN（Controller Area Network）是一种常用于实时控制系统和嵌入式系统中的串行通信协议。它最初是由Bosch开发的，旨在用于汽车领域，但后来广泛用于其他领域。

二.CAN通信特点

（1）串行通信： CAN协议使用串行通信，其中数据位按照一定的时序通过单一的双绞线进行传输。

（2）差分信号： CAN协议使用差分信号，即在两根线上传输相反的信号。这有助于减少电磁干扰，提高通信的抗干扰性。

（3）广播通信： CAN协议采用广播通信方式，即所有节点都能接收总线上的数据，但只有特定节点会对数据进行响应。

（4）实时性： CAN协议具有良好的实时性，适用于需要高速数据传输和精确时序的应用，如汽车控制系统。

（5）冲突处理： CAN协议具备冲突检测和处理机制，可以确保在多个节点同时发送数据时不会发生冲突。

（6）数据帧： 数据在CAN中以数据帧的形式传输，包括标识符、数据域和校验字段。

（7）主动性： CAN通信是主动性的，节点可以随时发送数据，而其他节点则需要主动接收或忽略它。

三.CAN总线基本原理

1. 差分信号： CAN总线使用差分信号，即两根线，分别称为CAN_H和CAN_L，传输相反的信号。这种差分信号有助于减少电磁干扰，提高通信的稳定性。
2. 帧结构： CAN通信使用帧（Frame）的结构。每个CAN帧包括标识符（Identifier）、数据域（Data Field）、控制位和校验字段。标识符用于唯一标识帧的用途和优先级。
3. 通信速率： CAN总线支持多种通信速率，从几千位每秒到数兆位每秒不等，具体速率根据应用需求设置。

四.CAN通信过程

1. 发送帧： 当一个CAN节点（例如传感器或控制器）要发送数据时，它将准备好的数据装载到CAN帧中，包括标识符、数据域等。
2. 仲裁： 如果多个节点尝试同时发送数据，CAN总线上的仲裁机制确定哪个节点有权发送。这是通过标识符的比较来实现的，具有更低标识符值的节点具有更高的优先级。仲裁后，具有最高优先级的节点获得总线控制权。
3. 数据传输： 一旦获得总线控制权，节点将其CAN帧发送到总线上。CAN帧的数据位按照时序通过CAN_H和CAN_L线传输。
4. 接收和过滤： 所有节点都接收总线上的数据帧，但只有与标识符匹配的节点才会处理数据。这是通过过滤机制实现的。
5. 错误检测： CAN通信具有内建的错误检测机制，用于检测和处理传输中的错误。这包括奇偶校验、CRC（循环冗余校验）和其他机制。
6. 应答： 如果数据被成功接收，节点可以发送应答帧来确认接收。这有助于确保数据的可靠传输。
7. 循环重复： CAN总线上的通信是循环重复的过程，多个节点可以依次发送和接收数据。