CAN总线技术 | 数据链路层02 - 帧结构
文章目录
- 一、前言
- 二、帧开始
- 三、仲裁段
- 四、控制段
- 五、数据段
- 六、CRC段（校验）
- 七、ACK段（应答段）
- 八、帧结束
- 九、帧间隔ITM
- 十、一个数据段长度为8的标准帧，总共多少个位呢？是108位吗？
一、前言
一个标准的数据帧由以下组成：
- 帧开始
- 仲裁段
- 控制段
- 数据段
- CRC段（校验）
- ACK段
- 帧结束
以上的元素，缺一不可，否则没法通过CAN控制器的校验，应用程序无法获取CAN报文。
二、帧开始
帧起始由1个显性位（逻辑0）组成，用于CAN总线上各个CAN节点的同步。在CAN总线空闲时，总线是隐性（1）。由于CAN总线是电平逻辑是"线与原理"，所以当其中一个CAN节点发送帧起始（显性0），CAN总线会从隐形1变成显性0，各个节点进行同步。
三、仲裁段
标准帧与拓展帧在这里有区别，CANID的过滤器与CANID的优先级都在仲裁段完成。在STM32的CAN控制与FDCAN控制上，发送CAN报文之前需要对RTR寄存器赋值，表示即将发送的CAN报文是标准帧还是远程帧。
实际工作上，分配CAN_ID时（或者Node_ID)时需要从仲裁段思考。哪些CAN节点的通讯优先级比较高，通讯优先级高的CAN节点配置较小的CAN_ID(或者Node_ID)。
四、控制段
标准帧与拓展帧在这里有区别，DLC规定了数据段的长度。在STM32的CAN控制与FDCAN控制器，发送CAN报文之前需要对DLC寄存器赋值，表示即将发送的CAN报文的数据段有多少个字节。
其中DLC段需要应用程序控制，决定数据段有多少个字节的数据。
五、数据段
数据段比较简单，最大8个字节（当DCL设置8时）。当DCL设置0时，数据段为0个字节。
应用程序的大部分工作都是处理数据段里的数据。
六、CRC段（校验）
校验的算法由CAN控制器完成，应用程序不用管它，了解一下即可。
校验的流程是发送端先计算CRC值，接收端接着也计算CRC值。如果接收端发现CRC值不对，接着就会产生CRC校验错误。
七、ACK段（应答段）
当没有CAN节点应答时，ACK段为隐性（1），当有CAN节点应答时，ACK段位显性（0）。
八、帧结束
帧结束由7个隐性位组成。
九、帧间隔ITM
1个隐性位（ACK界定符）+7个隐性位（帧结束）+3个隐性位（帧间隔ITM） = 11个隐性位。11个隐形位后，CAN总线进入空闲状态。
十、一个数据段长度为8的标准帧，总共多少个位呢？是108位吗？
答案是不止108位，因为还需要考虑位填充（连续5个相同位后，CAN控制器会填入一个相反的位）。
一般CAN示波器就能捕捉到位填充。
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