CAN 通信协议

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一、CAN（Controller Area Network）协议的拥有稳定性、准确性，应用在汽车控制系统和其他重要的如医疗、船舶等工业方面

二、CAN协议两种标准化：
ISO11898 通信速率125Kbps-1Mbps高速通信协议
ISO11519 通信速率在125Kbps以下的低速通信协议

三、CAN协议的特点：
1）多主控制：总线空闲时，所有单元都可以可以发送消息，而两个以上的单元同时开始发送消息，根据标识符（identifer 简称 ID）决定优先级，ID表示访问总线消息的优先级（ID在这并不是表示发送的目的地址），进行逐位仲裁比较，仲裁获胜（表示优先级最高）可连续发送消息，仲裁失利的停止发送消息转为接收工作
2）系统的若软性：与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
3）通信速度较快，通信距离较远
4）具有错误检测、错误通知和错误恢复功能：所以单元都可以检测错误，检测出错误会立即通知其他单元。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束发送，强制结束发送的单元会不断反复重新发送次消息直至发送成功为止（错误恢复功能）。
5）故障封闭功能：CAN总线可以判断错误类型在总线上是暂时的数据错误（如外部噪声），还是持续的数据错误（如单元内部故障，驱动故障等），当总线上发生持续数据错误时，可将此故障的单元从总线上隔离出去
6）连接节点多：理论上可以连接多个单元；单元连接太多造成通信速率下降，反之连接单元少通信速率增加。

四、CAN协议是串行异步通信，由CAN_High和CAN_Low两条信号线，以差分信号的形式进行通讯，下面是总线的两种连接方式：
1）闭环总线（高速通信大约在1Mbps左右，传输距离大约在40m）
2) 开环总线（低速通信在125kbps左右，传输距离远大约是1km）【两根线各串联2.2千欧的电阻】
3）显性电平对应的是逻辑0，为2.5V左右
隐性电平对应的是逻辑1，为0V

4）通信方式： CAN总线可以挂很多个节点（也可以叫单元）（节点中有CAN的控制器【就是stm32芯片内部的一部分】和CAN收发器组成），连在同一个网络总线上像设置好的波特率等进行通讯

五、CAN协议每个数据的时序分解为 SS(同步段 1Tq)、PTS段（传播时间段1-8Tq）、PBS1段（相位缓冲段1 1-8Tq）、PBS2段（相位缓冲段2 2-8Tq）、SJW(再同步补偿宽度 1-4Tq)
Tq(time quantum):最小时间单位构成

在接收过程中检测到总线电平发生了改变时执行重新同步操作。 每当检测到一个边沿（总线电平的改变），收发单元根据SJW值通过增加PBS1段或减少PBS2段，来调整同步。如果发生了超出SJW值的误差时，最大调整量不能超过SJW值。

调整同步的规则 ？

1. 在1个位时间里（或者说在2个采样点之间），只允许一个同步（或者说只进行一次同步调整）。
2. 只有当采样点之前的总线电平和边沿后的总线电平不同时，该边沿才能用于调整同步。
3. 如果出现隐性电平到显性电平变化的边沿，且条件（1）和（2）满足，将进行同步。
4. 如果在帧间间隙期间发生隐性电平到显性电平的信号边沿（除了间隙里的第一位），则总会执行硬件同步。
5. 如果发生从所有其它隐性电平到显性电平的信号边沿，则执行再同步。
6. 如果发送单元自身输出的显性电平被检测到有延迟，则不执行再同步。

六、报文：CAN协议通讯，对数据、操作命令以及同步信号打包

七、CAN协议中五种类型的帧：
数据帧
遥控帧
错误帧
过载帧
间隔帧

数据帧和遥控帧有标准模式和扩展格式两种
标准模式：有11个位的标识符（ID）
扩展模式：有29个位的ID

注：以数据帧为例
帧起始
仲裁段：组成一个数据包，最小单位是数据位（如SS段）
ID决定了数据帧发送的优先级，也决定了其他节点是否接收这个数据帧
对于优先级最高级ID，先发送
控制段：ide0 标准帧、ide1 扩展帧
数据段：数据的内容，一帧可以发送0-8个字节的数据
CRC段：检查帧的传输错误的段
ACK段：表示正常接收的段
帧结束

数据帧的构成

数据帧仲裁段的构成

八、报文测试模式

1）正常模式

2）静默模式


3)回环模式


4）静默回环模式

九、通过寄存器控制邮箱发送和接收FIFO

CAN 发送流程为：程序选择 1 个空置的邮箱（TME=1）——>设置标识符（ID），数据长度和
发送数据——>设置 CAN_TIxR 的 TXRQ 位为 1，请求发送——>邮箱挂号（等待成为最高优先级）
预定发送（等待总线空闲） ——>发送——>邮箱空置

CAN 接收到的有效报文，被存储在 3 级邮箱深度的 FIFO 中。 FIFO 完全由硬件来管理，从而节省了 CPU 的处理负荷，简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取 FIFO输出邮箱，来读取 FIFO 中最先收到的报文。 这里的有效报文是指那些正确被接收的（直到 EOF都没有错误）且通过了标识符过滤的报文。前面我们知道 CAN 的接收有 2 个 FIFO，我们每个滤波器组都可以设置其关联的 FIFO，通过 CAN_FFA1R 的设置，可以将滤波器组关联到FIFO0/FIFO1。
CAN 接收流程为： FIFO 空——>收到有效报文——>挂号_1（存入 FIFO 的一个邮箱，这个由硬件控制，我们不需要理会） ——>收到有效报文——>挂号_2——>收到有效报文——>挂号_3——>收到有效报文——>溢出。
这个流程里面，我们没有考虑从 FIFO 读出报文的情况，实际情况是：我们必须在 FIFO 溢出之前，读出至少 1 个报文，否则下个报文到来，将导致 FIFO 溢出，从而出现报文丢失。每读出 1 个报文，相应的挂号就减 1，直到 FIFO 空。

转：https://blog.csdn.net/qq_41578344/article/details/84146037