前面的文章我們對CAN總線進(jìn)行了概括性的介紹，講解了CAN總線在汽車通信中的應(yīng)用，今天這篇文章深入探討CAN總線通信——介紹下CAN通信的數(shù)據(jù)幀（Data Frame）。

CAN總線以“幀（Frame）”形式進(jìn)行通信。“數(shù)據(jù)幀（Data Frame）”，顧名思義，是用來傳輸數(shù)據(jù)的。CAN總線的數(shù)據(jù)幀有標(biāo)準(zhǔn)格式（Standard Format）和擴(kuò)展格式（Extended Format）的區(qū)分，標(biāo)準(zhǔn)幀的格式如下圖：

數(shù)據(jù)幀可以分為七段：

1）幀起始(Start Of Frame-SOF)： 1bit，顯性信號，表示數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）的開始。

2）仲裁段(Arbitration Field)：包括兩部分：標(biāo)識符位（Identifier field-ID）和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（Remote Transfer Request-RTR）。

• 標(biāo)識符位，是一個功能性的地址（Functional address），CAN接收器通過標(biāo)識符來過濾數(shù)據(jù)幀。標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識符（CAN-ID）長度為11位（11 bits），ID10~ID0，ID10為最高權(quán)重位（MSB），ID0為最低權(quán)重位（LSB），按照ID10~ID0的順序進(jìn)行傳輸。CAN協(xié)議還規(guī)定：前7位最高權(quán)重位（ID10~ID4）不能都為“隱性”信號。

• 遠(yuǎn)程發(fā)送請求位，簡稱“RTR”，1 bit。雖然這個位的名字很長，但它的功能很簡單，用于區(qū)分該幀是數(shù)據(jù)幀還是遠(yuǎn)程幀：“顯性信號（0）”代表數(shù)據(jù)幀（Data Frame）；“隱性信號（1）”代表遠(yuǎn)程幀（Remote Frame）。

3）控制段（Control Field）：包括6個位（6 bits），分別是擴(kuò)展標(biāo)識符位（Identifier Extension bit-IDE，1 bit）；保留位0（Reseved bit0-r0，1 bit）;數(shù)據(jù)長度編碼位（Data Length Code-DLC，4 bits），如下圖：

• 擴(kuò)展標(biāo)識符位（IDE），用來表示該幀是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式；

• 保留位0（r0），保留，以后使用；

• 數(shù)據(jù)長度編碼位（DLC），4位（4 bits），包括DLC3~DLC0，表示該幀實際發(fā)送的數(shù)據(jù)的長度（以字節(jié)為單位）；DLC的編碼規(guī)則如下：

   

其中“d”表示顯性信號；“r”表示隱性信號；

4） 數(shù)據(jù)段（Data Field）：發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容，最多8個字節(jié)。數(shù)據(jù)段與DLC的對應(yīng)關(guān)系如下圖：

5）循環(huán)校驗段（CRC Field）：包括循環(huán)校驗序列（CRC Sequence）和界定符（Delimiter，DEL）：

• 循環(huán)校驗序列（CRC Sequence），15 bits，用于校驗傳輸是否正確；

• 界定符（DEL），1 bit，隱性信號，表示循環(huán)校驗序列的結(jié)束；

6） 確認(rèn)段（ACK Field）：包括確認(rèn)位（ACK SLOT）和界定符（Delimiter，DEL），表示確認(rèn)是否正常接收。

• 確認(rèn)位（ACK），1 bit，節(jié)點(diǎn)收到正確的CRC序列時，發(fā)送端的ACK位被置位；

• 界定符（DEL），1 bit，隱性信號；

7） 幀結(jié)束（End of Frame-EOF）：7位（7 bits），隱性信號，表示幀的結(jié)束。

以上是標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀，下面來看看擴(kuò)展格式與標(biāo)準(zhǔn)格式有哪些不同，先看看下面這張圖：

仲裁段與控制段有所不同：

1）仲裁段(Arbitration Field)：擴(kuò)展格式的仲裁段包括五個部分：

• 基本標(biāo)識符位（Base identifier-Base ID），11 bits，與標(biāo)準(zhǔn)格式的標(biāo)識符相同；

• 替代遠(yuǎn)程請求位（Substitute Remote Request Bit，SRR），1 bit，隱性信號；

• 擴(kuò)展位（Identifier Extension bit，IDE），1 bit，標(biāo)識擴(kuò)展幀還是標(biāo)準(zhǔn)幀；

• 擴(kuò)展標(biāo)識ID位（Extended Identifier， Extended ID）,18 bits，存放擴(kuò)展標(biāo)識ID；

• 遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（Remote Transmission Request，RTR），1 bit，數(shù)據(jù)幀中為顯性信號，遠(yuǎn)程幀中為隱性信號；

2）控制段（Control Field）：6 bits，與標(biāo)準(zhǔn)幀不同的是：用保留1（r1）取代了標(biāo)準(zhǔn)幀的IDE，r0和DLC是一樣的；也就是說，擴(kuò)展幀有兩個保留位r1 和r0，這兩個保留位均需要發(fā)送顯性信號；

好了，關(guān)于CAN總線通信的數(shù)據(jù)幀就先介紹到這里了，相關(guān)參考文章：

為什么汽車電控單元間會選擇使用CAN總線進(jìn)行通信？

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