CAN通信入门指南：历史、机制与帧结构详解

CAN通信相关基础知识 CAN (Controller Area Network) 是一种在汽车、工业自动化和其他领域广泛应用的现场总线通信技术，它由 Bosch 公司于1980年代初开发。本文适合初次接触CAN通信的读者，旨在提供一个全面的入门指南。 1. CAN简介： - CAN是一种面向消息的局域网通信协议，设计用于简化系统集成，降低数据传输成本。 - 起源：CAN最初是为解决汽车电子系统中的数据交换问题而诞生的，现已被广泛应用于各种工业控制应用。 - 发展史：CAN随着时间发展了多个版本，如CAN 2.0A和2.0B，之后有CAN FD（Flexible Data Rate）等增强版本，以满足更高的数据传输速率需求。 2. CAN标准： - 底层标准：CAN-bus规范（CAN 2.0）包括CAN 2.0A和2.0B，定义了数据帧、远程帧、错误帧和过载帧的结构。 - OSI参考模型：CAN与开放系统互联（OSI）模型相对应，但简化了OSI模型中的某些层次，主要关注数据链路层功能。 - ISO标准：ISO 11898是CAN的主要国际标准，定义了物理层和数据链路层规范，而ISO 11519-2则补充了应用层的信息。 3. 数据链路层详解： - 通信机制：CAN节点通过检测总线状态，通过非破坏性仲裁决定数据发送顺序，避免冲突。 - 报文处理：节点发送时进行位填充和NRZ编码，同时有报文接收过滤功能，确保可靠通信。 - 帧类型：数据帧、远程帧、错误帧和过载帧，分别用于数据传输、请求响应、错误报告和数据流量控制。 - 数据帧分析：标准帧用于传输基本数据，扩展帧可以携带更多数据，具有不同的标识符和数据段。 - 远程帧：用于请求远程节点发送数据或确认已接收数据，分为对应标准帧和扩展帧的远程帧。 - 错误帧和过载帧：用于检测和处理通信错误，如位错误、形式错误和总线忙情况。 4. 错误检测与管理： - 可检测错误：包括位错误、形式错误、CRC错误和溢出错误。 - 错误处理：节点会通过错误帧通知其他节点错误，并采取相应措施，如主动或被动错误节点使用错误帧。 5. 帧间空间：不同类型的节点根据错误类型使用特定的帧间空间格式，确保通信间隙期间的正确行为。 总结来说，本文详细介绍了CAN通信的基础概念、发展历程、标准定义、数据链路层工作原理以及错误检测机制，对于理解和应用CAN总线通信提供了扎实的基础知识。通过学习本文，初学者可以快速掌握CAN通信的基本操作和维护技巧。