一、CAN总线是什么？

CAN(Controller Area Network)是ISO国际标准化的串行通信协议。广泛应用于汽车、船舶等。具有已经被大家认可的高性能和可靠性。

CAN控制器通过组成总线的2根线(CAN-H和CAN-L)的电位差来确定总线的电平，在任一时刻，总线上有2种电平：显性电平和隐性电平。

“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平，并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。(显性电平比隐性电平更强)。

总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。

下图显示了一个典型的CAN拓扑连接图。

连接在总线上的所有单元都能够发送信息，如果有超过一个单元在同一时刻发送信息，有最高优先级的单元获得发送的资格，所有其它单元执行接收操作。

二、CAN总线的特点

CAN总线协议具有下面的特点：

1) 多主控制

当总线空闲时，连接到总线上的所有单元都可以启动发送信息，这就是所谓的多主控制的概念。

先占有总线的设备获得在总线上进行发送信息的资格。这就是所谓的CSMA/CR(Carrier Sense MulTIpleAccess/Collosion Avoidance)方法

如果多个设备同时开始发送信息，那么发送最高优先级ID消息的设备获得发送资格。

2) 信息的发送

在CAN协议中，所有发送的信息要满足预先定义的格式。当总线没有被占用的时候，连接在总线上的任何设备都能起动新信息的传输，如果两个或更多个设备在同时刻启动信息的传输，通过ID来决定优先级。ID并不是指明信息发送的目的地，而是指示信息的优先级。如果2个或者更多的设备在同一时刻启动信息的传输，在总线上按照信息所包含的ID的每一位来竞争，赢得竞争的设备(也就是具有最高优先级的信息)能够继续发送，而失败者则立刻停止发送并进入接收操作。因为总线上同一时刻只可能有一个发送者，而其它均处于接收状态，所以，并不需要在底层协议中定义地址的概念。

3) 系统的灵活性

连接到总线上的单元并没有类似地址这样的标识，所以，添加或去除一个设备，无需改变软件和硬件，或其它设备的应用层软件。

4) 通信速度

可以设置任何通讯速度，以适应网络规模。

对一个网络，所有单元必须有相同的通讯速度，如果不同，就会产生错误，并妨碍网络通讯，然而，不同网络间可以有不同的通讯速度。

5) 远程数据请求

可以通过发送“遥控帧”，请求其他单元发送数据。

6) 错误检测、错误通知、错误恢复功能

所有单元均可以检测出错误(错误检测功能)。

检测到错误的单元立刻同时通知其它所有的单元(错误通知功能)。如果一个单元发送信息时检测到一个错误，它会强制终止信息传输，并通知其它所有设备发生了错误，然后它会重传直到信息正常传输出去(错误恢复功能)。

7) 错误隔离

在CAN总线上有两种类型的错误：暂时性的错误(总线上的数据由于受到噪声的影响而暂时出错)；持续性的错误(由于设备内部出错(如驱动器坏了、连接有问题等)而导致的)。CAN能够区别这两种类型，一方面降低常出错单元的通讯优先级以阻止对其它正常设备的影响，另一方面，如果是一种持续性的错误，将这个设备从总线上隔离开。

8) 连接

CAN总线允许多个设备同时连接到总线上且在逻辑上没有数目上的限制。然而由于延迟和负载能力的限制，实际可连接得设备还是有限制的，可以通过降低通讯速度来增加连接的设备个数。相反，如果连接的设备少，通讯的速度可以增加。

三、CAN总线状态有三种：

1、主动错误状态——(通常说的正常状态也应该包含在内)处于该状态的节点可以不受任何限制地发送报文和主动错误帧(由显性位构成)。

2、被动错误状态——处于被动错误状态的节点可以发送报文和被动错误帧

(由隐性位构成)。

3、总线关闭状态——处于总线关闭状态的节点暂时不能参与总线通讯。这一

状态下，既无法发送报文，也无法接收报文。只有发送器能够进入总线关闭状态。——就需要进行错误处理了。

转换和发送计数器、接收计数器的值相关，转换关系参见下图：

四、如何判断总线忙还是空闲呢

判断总线状态可以监测总线电压，简单来说CAN_H和CAN_L之间的差分电压大的(一般在2V左右)就是显性状态，差分电压小的(理论上是0V)就是隐性，当然容错CAN要复杂很多，就不是这样的。当你一值监测到总线都处于隐性状态(就是两根线电压值差不多)那就说明总线处于空闲状态，如果是显隐交替，那就是总线不处于空闲状态。

CAN总线空闲的定义是连续11个位的隐性电平(逻辑为1)，一般用于总线关闭时的自动恢复。而CAN的显性电平逻辑为0，一旦有显性就说明肯定至少有1个节点在发送波形，那就不是空闲了。CAN的帧间隙是连续3个以上隐性电平。