【转】CAN总线与CANOPEN协议入门

1. 什么是CAN总线协议

CAN总线协议最早是为了统一汽车车载设备间通信的标准而开发的协议，后来由于其高速、稳定、可靠的特点，已经被ISO标准化并广泛应用于工控、医疗等领域，目前依然是欧洲汽车网络的标准协议。

CAN总线协议规定了ISO七层通信协议模型的物理层和数据链路层。其具体实现都已经被固化到CAN总线控制芯片中，无需软件实现。

2. CAN总线的传输速率和传输距离

理论上，CAN总线在速率小于5K时，距离可达10000m；速率接近1M时，距离小于0.4m。现实中常用的高速CAN总线速率有500k或250k，低速CAN总线有125k和62.5k，传输距离在几米到几十米间。速率和传输距离的选择还要考虑硬件的要求。

理论上，一条CAN总线上可以连接无数个CAN设备，但实际上受到其他条件限制，数量总是有限的。例如，使用了更上层的CANOPEN协议，则一条总线上只能有128个设备。

3. CAN总线协议的特点和要求

1. CAN总线网络属于广播网络，同一条总线的设备都可以发送和接受数据。同一时刻只能有一个设备作为发送设备，其他设备只能为接收设备。
2. 同一条总线上的设备必须工作在同一速率下。
3. 当两个设备同时发送数据时，根据其CAN通信帧（CAN通信的最小信息单元，详情见下文）的ID号进行仲裁，ID号小的优先级高，将获得发送权，优先级低的则需要放弃发送，转为接收状态。
4. CAN设备可以检测总线上的错误类型是暂时性的还是持续性的，如果是持续性的，出错的设备会不停的向总线发送错误帧，一段时间后将自动脱离总线。
5. can总线的终端电阻的选择很重要，选择的不好会影响通信质量。

4. CAN总线的通信帧

CAN总线所使用的最基本通信单元称为帧，CAN总线协议规定了数据帧、遥控帧(也有称为远程帧的）、错误帧、过载帧和间隔帧。以下仅详细分析数据帧的帧格式，其他均只描述功能，不详细描述格式。

有些文档喜欢用显性电平和隐性电平来描述帧格式，这里说明一下，显性电平可以理解为逻辑1，隐性电平可以理解为逻辑0。

4.1 数据帧

数据帧由7段构成

	起始段	仲裁段	控制段	数据段	CRC段	ACK段	帧结束
bit	1	12	6	0-64	16	2	7

起始段：长度固定为1bit，逻辑0

仲裁段：前11bit为帧ID，后1bit为RTR标志

控制段：前2bit规定为0，后4bit为数据段的BYTE长度

数据段：长度可变，0~8BYTE

CRC段、ACK段、帧结束对于软件工程师来说可以不关注，比较重要的是理解仲裁段、控制段和