CAN報(bào)文的傳送和幀結(jié)構(gòu)

1、CAN報(bào)文的傳送和幀結(jié)構(gòu)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，發(fā)出報(bào)文的節(jié)點(diǎn)為該報(bào)文的發(fā)送器。該節(jié)點(diǎn)在總線空閑或丟失仲裁前恒為發(fā)送器，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)不是報(bào)文發(fā)送器，并且總線不處于空閑狀態(tài)，則該節(jié)點(diǎn)為接收器構(gòu)成一幀的幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場和CRC序列均借助位填充規(guī)則進(jìn)行編碼。當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送的位流中檢測(cè)到5位連續(xù)的相同數(shù)值時(shí)，將自動(dòng)在實(shí)際發(fā)送的位流中插入一個(gè)補(bǔ)碼位。而數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的其余位場則采用固定格式，不進(jìn)行填充，出錯(cuò)幀和超載幀同樣是固定格式。報(bào)文中的位流是按照非歸零(NZR)碼方法編碼的，因此一個(gè)完整的位電平要么是顯性，要么是隱性。在隱性”狀態(tài)下，CAN總線輸出差分電壓Vdiff=Vcanh-Vcanl近

2、似為零，在顯性”狀態(tài)下,以大于最小閾值的差分電壓表示，如圖所示。在總線空閑或隱性”位期間，發(fā)送隱性”狀態(tài)。在顯性”位期間，隱性”狀態(tài)改寫為顯性”狀態(tài)。圖9.2總線上的位電平表不CAN有兩種不同的幀格式，不同之處為識(shí)別符場的長度不同：具有11位識(shí)別符的幀稱之為標(biāo)準(zhǔn)幀；而含有29位識(shí)別符的幀為擴(kuò)展幀。CAN報(bào)文有以下4個(gè)不同的幀類型：數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鳌＿h(yuǎn)程幀：總線節(jié)點(diǎn)發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有同一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。錯(cuò)誤幀：任何節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就發(fā)出錯(cuò)誤幀。過載幀：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)之間提供一附加的延時(shí)。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀可以使用標(biāo)準(zhǔn)幀及擴(kuò)展幀兩種格式。它

3、們用一個(gè)幀間空間與前面的幀分1.數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場組成：幀起始(StartofFrame)仲裁場(ArbitrationFrame)、控制場(ControlFrame)、數(shù)據(jù)場(DataFrame)CRC場(CRCFrame、應(yīng)答場(ACKFrame)、幀結(jié)尾(EndofFrame)。數(shù)據(jù)場的長度為0到8位。報(bào)文的數(shù)據(jù)幀一般結(jié)構(gòu)如圖所示。神敕翔拉制播他據(jù)跖CRCCRC勘觸起始圖93報(bào)文的效據(jù)幀結(jié)構(gòu)在中存在兩種不同的幀格式，其主要區(qū)別在標(biāo)識(shí)符的長度，在標(biāo)準(zhǔn)幀格式里，仲裁場由11位識(shí)別符和遠(yuǎn)程請(qǐng)求位（RTR）組成。如圖所示。在擴(kuò)展幀格式里，仲裁場包括29位識(shí)別符、替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位（SRR）

4、、識(shí)別符擴(kuò)展位（IDE）和RTR位。如圖所示。幃推格黃伴檢場4 4技制焦一 I-班據(jù)新一RTRIDEERTRIDEE4標(biāo)準(zhǔn)格式中的數(shù)據(jù)幀圖，5擴(kuò)展格式中的數(shù)據(jù)幀擴(kuò)展格式是CAN協(xié)議的一個(gè)新特色。為了使控制器的設(shè)計(jì)相對(duì)地簡單，不要求執(zhí)行完全的擴(kuò)展格式，但必須完全支持標(biāo)準(zhǔn)格式。新的控制器至少應(yīng)具有以下屬性，才被認(rèn)為是符合CAN規(guī)范：每一新的控制器支持標(biāo)準(zhǔn)格式；每一新的控制器可以接收擴(kuò)展格式的報(bào)文，不能因?yàn)楦袷讲顒e而破壞擴(kuò)展幀格式。下面具體分析數(shù)據(jù)幀的每一個(gè)位場。（1）幀起始幀起始（SOH標(biāo)志數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的開始，僅由一個(gè)顯性”位組成。只有在總線空閑時(shí)才允許節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送（信號(hào)）。所有節(jié)點(diǎn)必須同步于首

5、先開始發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)的幀起始前沿，如圖所示。（2）仲裁場1111桓標(biāo)訊將DLCDLC:口門 E：；廣1111也標(biāo)記用仲裁場由標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（RTR位）組成。RTR位在數(shù)據(jù)幀中為顯性，在遠(yuǎn)程幀中為隱性。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)， 標(biāo)識(shí)符長度為11位， 這些位按到的順序發(fā)送， 最低位是ID0,7個(gè)最高位 （） 必須不能全是隱性”，如圖所示。傅同空間一 A 觸膽唔希孰埼 1接M埼R標(biāo)識(shí)箭NRTRRTR& &圖九GAN30A的仲裁場的組成對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)格式幀與擴(kuò)展格式幀的仲裁場標(biāo)識(shí)符格式不同。標(biāo)準(zhǔn)格式里，仲裁場由11位識(shí)別符和RTR位組成。識(shí)別符位由組成。如圖所示。而在擴(kuò)展格式里，仲裁場包括2

6、9位識(shí)別符、替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位SRR標(biāo)識(shí)位IDE、遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位RTR其識(shí)另符由ID-28-ID-0組成，其格式包含兩個(gè)部分：11位（）基本ID、18位（）擴(kuò)展ID。如圖所示，擴(kuò)展格式里，基本ID首先發(fā)送，其次是SRR位和IDE位。擴(kuò)展ID的發(fā)送位于SRR位和IDE位之后。SRR的全稱是替代遠(yuǎn)程t#求位（SubstituteRemoteRequestBIT）”，SRR是一隱性位。它在擴(kuò)展格式的標(biāo)準(zhǔn)幀RTR位上被發(fā)送，并代替標(biāo)準(zhǔn)幀的RTR位。因此，如果擴(kuò)展幀的基本ID和標(biāo)準(zhǔn)幀的識(shí)別符相同，標(biāo)準(zhǔn)幀與擴(kuò)展幀的沖突是通過標(biāo)準(zhǔn)幀優(yōu)先于擴(kuò)展幀這一途徑得以解決的。IDE的全稱是識(shí)別符擴(kuò)展位（Identifier

7、ExtensionBit）”，對(duì)于擴(kuò)展格式，IDE位屬于仲裁場；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)格式，IDE位屬于控制場。標(biāo)準(zhǔn)格式的IDE位為顯性”，而擴(kuò)展格式的IDE位為隱性”。（3）控制場控制場由6個(gè)位組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的控制場格式不同。標(biāo)準(zhǔn)格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼、IDE位（為顯性位，見上文）及保留位0。擴(kuò)展格式里的幀包括數(shù)據(jù)長度代碼和兩個(gè)保留位：門和0。其保留位必須發(fā)送為顯性，但是接收器認(rèn)可顯性”和隱性”位的任何組合。數(shù)據(jù)長度代碼（標(biāo)準(zhǔn)格式以及擴(kuò)展格式）DLG如表所示。件秋場役期埼H融囑的儂白增IDE/tIDE/t4DLC1DLC1DLC2DLC2DLC1DLC1DLO)DLO)_保第

8、統(tǒng)一 i 執(zhí)駕管度錯(cuò)表數(shù)據(jù)幀長度代碼DLC數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)目DLC3數(shù)據(jù)長度代碼DLC2DLC1DLC00dddd1dddr2ddrd3ddrr4drdd5drdr6drrd7drrr8rddd數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)場里的字節(jié)數(shù)量。其中：d一顯性”，r一隱性”，數(shù)據(jù)幀允許的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)為0,1,/,8。其他的數(shù)值不允許使用。(4)數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀里的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為08個(gè)字節(jié)，每字節(jié)包含了8個(gè)位，首先發(fā)送最高有效位。(5)循環(huán)冗余碼CRC列CRC包括CRC序歹U(CRCSequence,其后是CRC#定符(CRCDelimiter),如圖所示。 ECEC 靖|一 icicicic 精CRC

9、_RG=0CRCCRC場I IACKACK場X X幡必克程幀作為接收器的節(jié)點(diǎn)，可以通過向相應(yīng)的數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送遠(yuǎn)程幀激活該源節(jié)點(diǎn)，讓該源節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送給接收器。遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，而且都由6個(gè)不同的位場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場、幀結(jié)尾。與數(shù)據(jù)幀相反，遠(yuǎn)程幀的RTR位是隱性”的。它沒有數(shù)據(jù)場，數(shù)據(jù)長度代碼DLC的數(shù)值是不受制約的（可以標(biāo)注為容許范圍08里的任何數(shù)值），此數(shù)值是相應(yīng)于數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度代碼。遠(yuǎn)程幀結(jié)構(gòu)如圖所示。修同至閽-話限幅慘便）空閭我而載意!仲鼬場桓制墻CRCCRC場,忖結(jié)嵬幢起itACKACK結(jié)圖遠(yuǎn)程幀結(jié)構(gòu)3 3.錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的場組成，如

10、圖所示。第一個(gè)場是不同節(jié)點(diǎn)提供的錯(cuò)誤標(biāo)志（ErrorFlag）的疊加，第二個(gè)場是錯(cuò)誤界定符。為了能正確地終止錯(cuò)誤幀，錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)要求總線至少有長度為3個(gè)位時(shí)間的總線空閑（如果錯(cuò)誤認(rèn)可”的接收器有局部錯(cuò)誤的話）。因此，總線的載荷不應(yīng)為100%。4 4鉗/M M4 4一靴間空間或黑酸幀御設(shè)標(biāo)志4 4值謁登扣杯韋*）一誨,輕這箱 f圖gi錯(cuò)誤幀結(jié)構(gòu)（圖中統(tǒng)一起見出錯(cuò)幀改為錯(cuò)誤幀）（i）錯(cuò)誤標(biāo)志有兩種形式的錯(cuò)誤標(biāo)志：激活錯(cuò)誤標(biāo)志和認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志（有的文獻(xiàn)譯為：主動(dòng)和被動(dòng)“錯(cuò)誤標(biāo)志或活動(dòng)”和認(rèn)可”錯(cuò)誤標(biāo)志）。檄活錯(cuò)誤”標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)的顯性”位組成。認(rèn)可錯(cuò)誤”標(biāo)志由6個(gè)連續(xù)的隱性”的位組成，除非被其他節(jié)

11、點(diǎn)的顯性”位重寫。檢測(cè)到錯(cuò)誤條件的錯(cuò)誤激活”的節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送激活錯(cuò)誤”標(biāo)志指示錯(cuò)誤。 錯(cuò)誤標(biāo)志的格式破壞了從幀起始到CRC界定符的位填充規(guī)則（參見編碼”），或者破壞了ACK場或幀結(jié)尾場的固定格式。所有其他的節(jié)點(diǎn)由此檢測(cè)到錯(cuò)誤條件，并與此同時(shí)開始發(fā)送錯(cuò)誤標(biāo)志。所形成的顯性”位序列就是把各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的不同的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加在一起的結(jié)果，這個(gè)序列的總長度最小為6個(gè)位，最大為12個(gè)位。檢測(cè)到錯(cuò)誤條件的錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送認(rèn)可錯(cuò)誤”標(biāo)志指示錯(cuò)誤， 錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)等待6個(gè)相同極性的連續(xù)位，當(dāng)這6個(gè)相同的位被檢測(cè)到時(shí)，認(rèn)可錯(cuò)誤”標(biāo)志的發(fā)送就完成。（2）錯(cuò)誤界定符錯(cuò)誤界定符包括8個(gè)隱性”的位。錯(cuò)誤標(biāo)志傳送了以

12、后， 每一個(gè)節(jié)點(diǎn)就發(fā)送一個(gè)隱性”的位， 并一直監(jiān)視總線直到檢測(cè)出一個(gè)隱性”的位為止，然后就開始發(fā)送其余7個(gè)隱性”位。4.過載幀過載幀（OverloadFrame）包括兩個(gè)位場：過載標(biāo)志和過載界定符，其結(jié)構(gòu)如圖所示。有三種過載的情況會(huì)引發(fā)過載標(biāo)志的傳送:接收器的內(nèi)部情況，需要延遲下一個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。在間歇(Intermission)的第一和第二字節(jié)檢測(cè)到一個(gè)顯性位。如果CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤界定符或過載界定符的第8位(最后一位)采樣到一個(gè)顯性位，節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)過載幀。該幀不是錯(cuò)誤幀，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器不會(huì)增加。根據(jù)過載情況1而引發(fā)的過載幀只允許起始于所期望的間歇的第一個(gè)位時(shí)間，而根據(jù)情況2和情況3引發(fā)的過載

13、幀應(yīng)起始于所檢測(cè)到顯性”位之后的位。通常為了延時(shí)下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，兩種過載幀均可產(chǎn)生。11)過載標(biāo)志(OverloadFlag)過載標(biāo)志由6個(gè)顯性”的位組成。過載標(biāo)志的所有形式和激活錯(cuò)誤”標(biāo)志的一樣。過載標(biāo)志的格式破壞了間歇場的固定格式。因此，所有其他的節(jié)點(diǎn)都檢測(cè)到過載條件并與此同時(shí)發(fā)出過載標(biāo)志。如果有的節(jié)點(diǎn)在間歇的第3個(gè)位期間檢測(cè)到顯性”位，則這個(gè)位將解釋為幀的起始。(2)過載界定符(OverloadDelimiter)過載界定符包括8個(gè)隱性”的位。過載界定符的形式和錯(cuò)誤界定符的形式一樣。過載標(biāo)志被傳送后， 節(jié)點(diǎn)就一直監(jiān)視總線直到檢測(cè)到一個(gè)從顯性”位到隱性”位的跳變。此時(shí)，總線上的每一個(gè)

14、節(jié)點(diǎn)完成了過載標(biāo)志的發(fā)送，并開始同時(shí)發(fā)送其余7個(gè)隱性”位。5.幀間空間數(shù)據(jù)幀(或遠(yuǎn)程幀)與先行幀的隔離是通過幀間空間實(shí)現(xiàn)的，無論此先行幀類型如何(數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過載幀)。所不同的是，過載幀與錯(cuò)誤幀之前沒有幀間空間，多個(gè)過載幀之間也不是由幀間空間隔離的。幀間空間包括間歇、總線空閑的位場。如果錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)已作為前一報(bào)文的發(fā)送器，則其幀間空間除了間歇、總線空閑外，還包括稱作桂起傳送”(暫停發(fā)送)(SuspendTransmission)的位場。對(duì)于不是錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)，或作為前一報(bào)文的接收器的節(jié)點(diǎn)，其幀間空間如圖所示：i 赫間空間君郭板志情現(xiàn)擬定將圖912過載幀結(jié)構(gòu)幀間空間間歇場急線空

15、閑I圖9.的非線酊昊認(rèn)可”幀回空間對(duì)于作為前一報(bào)文發(fā)送器的“錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)，其幀間空間如圖9.M所示：幀幀間交間幀問就場暫停發(fā)送場總稅空鬧圖9.14“錯(cuò)誤檄活”幀間空間(1)間歇(Intermission)間歇包括3個(gè)隱性”的位。間歇期間，所有的節(jié)點(diǎn)均不允許傳送數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀，唯一要做的是標(biāo)示一個(gè)過載條件。如果CAN節(jié)點(diǎn)有一報(bào)文等待發(fā)送并且節(jié)點(diǎn)在間歇的第三位采集到一顯性位，則此位被解釋為幀的起始位，并從下一位開始發(fā)送報(bào)文的標(biāo)識(shí)符首位，而不用首先發(fā)送幀的起始位或成為一接收器。(2)總線空閑(BusIdle)總線空閑的時(shí)間是任意的。只要總線被認(rèn)定為空閑，任何等待發(fā)送報(bào)文的節(jié)點(diǎn)就會(huì)訪問總線。在發(fā)送其他報(bào)文期間，有報(bào)文被掛起，對(duì)于這樣的報(bào)文，其傳送起始于間歇之后的第一個(gè)位?？偩€上檢測(cè)到的顯性”的位可被解釋為幀的起始。(3)掛起傳送(SuspendTransmission)錯(cuò)誤認(rèn)可”的節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文后，節(jié)點(diǎn)就在下一報(bào)文開始傳送之前或總線空閑之前發(fā)出8個(gè)隱性”的位跟隨在間歇的后面。如果與此同時(shí)另一節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送報(bào)文(由另一節(jié)點(diǎn)引起)，則此節(jié)點(diǎn)就作為這個(gè)報(bào)文的接收器。4 4- -4 4CftCCftC等定將圖g.g.苫循環(huán)冗余碼CRC場CRC序列(適合標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式)CRC序列由循環(huán)冗余碼求得的幀檢查序列組成，最