stm32F4 CAN总线学习.docx

STM32F4 CAN学习记录CAN协议学习CAN基础CAN属于多主机局部网，采用多主竞争式/view/576327.htm总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点，各节点之间可以实现自由通信。CAN总线以报文为单位进行/view/5593592.htm数据传送，报文的优先级由标识符决定，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。CAN总线采用差分电压传输；在空闲状态下CAN_H和CAN_L均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，称为“隐性”电平(差值为0v)； 当CAN_H比CAN_L高时表示逻辑“0”，称为“显性”电平(差值为2v)。显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。CAN总线采用“载波监测，多主掌控／冲突避免”（CSMA／CA）的通信模式。该模式工作流程大致如下：当总线处于空闲状态时（呈隐性电平），任何节点都可以向总线发送显性电平作为帧开始。当网络中存在2个及以上节点同时要求发送时就会产生竞争。CAN总线按位对标识符进行仲裁；各节点在发送电平的同时也在监听总线，如果总线电平与发送电平不同，则表明总线上存在更高优先级的节点在发送，则节点停止发送退出竞争。其他节点继续上述过程直到剩余1个节点，则最终优先级最高节点获得总线控制权并发送数据。参与总线仲裁的只有仲裁段；基础ID相同的标准can报文比扩展can报文优先级更高；相同ID的数据帧与远程帧，数据帧优先级更高。CAN报文结构CAN分为标准格式(CAN2.0A)和扩展格式(CAN2.0B)；标准帧采用11位标识符ID，共可表示2047条报文；扩展帧采用29位标识符ID，共可表示5亿多条报文。CAN总线上传输的数据帧共有4种类型：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。每一帧都由多个场构成，每个场也都由多个位组成。下面分别描述着几种帧结构。数据帧：用于传输数据数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结尾。数据帧组成如下图。根据标识符ID长度的不同又可分为标准数据帧和扩展数据帧；标准格式具有11位标识符，扩展格式具有29位标识符。两种格式的仲裁场部分不相同，其余场都基本一致；具体组成分别如下：标准数据帧格式帧起始：（SOF）标志着数据帧和远程帧的起始。它以一个比特的显性位“0”出现，只有在总线处于空闲状态时，才允许发送。仲裁场：（Arbitration Field）由标识符（Identifier）和远程发送请求位（RTR）标志组成。数据帧RTR＝0；远程帧RTR＝1；标识符的长度为11位，按高位在前低位在后的顺序发送，最低位为ID.0。控制场：控制场包括两个保留位（IDE/R1、R0）和4位数据长度码（DLC），这两个保留位必须发送显性位（逻辑0）。数据场：数据场由被发送的数据组成，包括0～8个字节（最长8字节）。CRC场：由15位CRC序列和1位CRC界定符（必须为逻辑1）组成。应答场：（ACK）由应答间隙（逻辑1）和应答界定符（逻辑0）组成。帧结束：每个数据帧和远程帧均由7个隐性位（逻辑1）组成。扩展数据帧格式帧起始：同标准帧格式。仲裁场：在扩展帧格式中，仲裁场由：11位基本ID、SRR、IDE、18位扩展ID、RTR组成。SRR位为“替代远程请求位”，属于扩展格式，它位于扩展帧中标准帧RTR的位置，因而替代标准帧的RTR位。在扩展帧格式中，IDE属于仲裁场，采用隐性电平；标准格式中，IDE属于控制场，采用现行电平；通过IDE可以区分标准帧和扩展帧。 控制场：同标准帧格式 数据场：同标准帧格式。CRC场：同标准帧格式。应答场：同标准帧格式。帧结束：同标准帧格式。远程帧：用于请求具有同一标识符的数据帧远程帧也有标准格式和扩展格式，而且都由6 个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场、帧结尾。远程帧的组成如下图。远程帧本身没有数据场，除RTR位被设置为1，其余部分与数据帧完全相同错误帧：任何单元检测到总线错误就发出错误帧错误帧由两个不同的场组成。第一个场是由不同站提供的错误标志（ERROR FLAG）的叠加；第二个场是错误界定符。出错帧的组成如下图。错误标志重叠:错误标志分为主动错误标志和被动错误标志。主动错误标志由6个显性位（逻辑0）组成，被动错误标志由6个隐性位（逻辑1）组成。当一个节点发生错误时，如果处于主动错误状态就会发送主动错误标志，处于被动错误状态时发送被点动错误标志。错误界定符:错误界定符由8个隐性电平（逻辑1）组成，用于结束错误帧（1位错误界定符7位EOF组成）。过载帧：用于在先行和后续数据帧（或远程帧）之间提供一附加的延时过载帧通常由尚未处理完上一帧消息的CAN控制器发出，可以用于延迟网络中其他设备发送下一帧消息。过载帧的结构类似于错误帧，过载帧包括两个位