Autosar CAN开发04（从实际应用认识CAN报文）
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Autosar CAN开发03（从实际应用认识CAN总线的物理层）
Autosar CAN开发04（从实际应用认识CAN报文）
Autosar CAN开发05（从实际应用认识CAN波特率）
前言
想起当时还没接触CAN的时候，听到别人提到CAN报文、CAN帧这些东西，总是在想，报文？帧？这什么东西。
然后百度：
大哥啊，我只是想知道什么是报文，感觉应该不难吧？？？为什么要讲得这么专业，生怕我入行抢饭碗是吧，还是，我太菜了，根本看不懂。。。
...
什么是CAN报文
说明：以标准CAN格式报文为例
现在，按照我的理解，所谓的一帧CAN报文，通俗来讲就是：CAN节点发送到CAN总线的一个数据包。
如下图所示，图中有四帧CAN报文。（用示波器探头测量CANL或CANH）：
对应CAN上位机如下图所示：
这就是大家所说的一帧CAN报文。
那么，一帧CAN报文的物理结构是怎么样的呢？
如下图所示：
把这3张图一结合，是不是马上对CAN报文有了一个更深刻的认识？
接下来，我们再把CAN报文的结构更细化一些：
（图片来源于网络）
可见，一帧CAN报文的组成还是挺多东西的，但是，对我们平时使用来说，我们只看到两个段：
1、仲裁段，也就是这一帧CAN报文的报文ID，
2、数据段，也就是这一帧CAN报文具体传输的数据内容。
其它部分：帧起始、控制段、CRC段、ACK段、帧结束，这些是一帧报文固定有的东西，CAN盒在发送或接收报文时会按照CAN标准协议解析这些地方，对我们现在只是简单认识CAN报文和使用CAN报文，暂时不需要去深究它们。
实际上，我们经常接触的除了上面的标准CAN格式报文，还有另外3种常接触的CAN报文，如下图所示：
表中列出来的是平时应用过程中，对不同CAN格式报文我们需要知道的关键差异，对入门来说，只要知道这些就够了。
知道了什么是CAN报文，接下来，就要去看看CAN报文具体是怎么发到CAN总线了。
CAN报文的在CAN总线上的传输
我们要知道，CAN数据传输方式是广播式的。也就是一对多，一个CAN节点发的CAN报文，其它CAN节点都能够接收到。
就像很多人在同一个房间一样，每个人什么时候都能说话，而且房间是正常大小，只要一个人正常说话，其他人都能听到。
由于CAN报文在总线上是这样的传输方式。
因此，这里马上就能想到一个问题：如果两个节点同时往外发报文怎么办？
CAN总线的仲裁机制
所以，CAN总线如果出现多个CAN节点同时发送报文时，会有仲裁机制。
仲裁发生的位置就在CAN报文的仲裁段（报文ID）上。
关于仲裁，我们这里有个结论：报文ID越小，优先级越高。
为什么呢？
我们先认识一下“线与”的概念：显性覆盖隐性，当电路通路时，有一个端点接地（GND），那么整个电路电压就为零了。
因此：（逻辑电平0） & （逻辑电平1） = （逻辑电平0）
所以，我们举个栗子就能理解为什么仲裁机制中，CANID越小，优先级越高了，如下图所示：两个CAN控制器同时发送CAN报文，当CANID发到第8位时，由于0x123的第8位是0，0x128的第8位是1，因此，CAN总线表现为逻辑0，0x123报文仲裁胜利。
CAN控制器的回读机制
那么，CAN控制器怎么就知道自己仲裁成功还是仲裁失败了？
所以，CAN控制器还有一个机制：发出数据时，会进行回读。
简单理解，就是CAN控制器通过TX脚发出一帧CAN报文的时候，会通过CAN控制器的RX脚进行回读，如果读到自己发出去的逻辑电平跟自己会读到的逻辑电平不一致，在仲裁段时就会停止发报文，在其它段则产生错误帧。
当发出0x128报文的节点发到CANID的第8位时，它发现，明明自己发出去的是逻辑电平1，但读回来就变成了逻辑电平0，因为总线电平被0x123的第8位拉成0。
于是，它就知道自己跟人家竞争失败了。
仲裁失败的一方，则退出CAN报文的发送，等待仲裁胜利的报文发送完成后再次发送，若继续出现与其它节点同时发送报文的情况，则继续仲裁。
所以，依靠着仲裁机制，CAN总线上即便很多CAN节点接上去，然后任意发CAN报文都不会有啥问题了。
结束
好了，当认识了什么是CAN报文及CAN报文是怎么样在总线上传输的之后，我们下一篇看一下CAN波特率是啥玩意。
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Autosar CAN开发04（从实际应用认识CAN报文）
Autosar CAN开发05（从实际应用认识CAN波特率）
发表日期：2023.12.25
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