CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）是一種基于消息傳遞的通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)自動化和嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)幀是用于傳輸信息的基本單位。

1. CAN數(shù)據(jù)幀概述

CAN數(shù)據(jù)幀是一種用于在CAN總線上傳輸數(shù)據(jù)的格式。一個典型的CAN數(shù)據(jù)幀由多個域組成，包括幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域和幀結(jié)束。每個域都有其特定的作用和格式。

2. 幀起始

幀起始是CAN數(shù)據(jù)幀的第一個域，用于標識一個新幀的開始。幀起始由一個單一的邏輯“0”位組成，持續(xù)一個或多個位時間。當CAN控制器檢測到總線上的電平從邏輯“1”變?yōu)檫壿嫛?”時，它將開始接收一個新的數(shù)據(jù)幀。

3. 仲裁域

仲裁域是CAN數(shù)據(jù)幀中用于確定發(fā)送優(yōu)先級的部分。在CAN網(wǎng)絡(luò)中，多個設(shè)備可能會同時發(fā)送數(shù)據(jù)。仲裁域確保只有一個設(shè)備能夠成功發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。仲裁域由11位標識符（對于標準數(shù)據(jù)幀）或29位標識符（對于擴展數(shù)據(jù)幀）組成。

3.1 標識符

標識符是仲裁域的核心部分，用于區(qū)分不同的數(shù)據(jù)幀。標識符由多個字段組成，包括優(yōu)先級字段和消息ID字段。

• 優(yōu)先級字段 ：標識符的高幾位用于表示優(yōu)先級。在CAN協(xié)議中，優(yōu)先級是倒置的，即數(shù)值越小，優(yōu)先級越高。這意味著標識符的高幾位越接近“0”，該數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級就越高。
• 消息ID字段 ：標識符的其余位用于表示消息ID。消息ID用于唯一標識CAN網(wǎng)絡(luò)中的消息類型。

3.2 遠程傳輸請求（RTR）

在CAN協(xié)議中，有兩種類型的數(shù)據(jù)幀：遠程幀和數(shù)據(jù)幀。遠程幀用于請求數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)幀用于傳輸數(shù)據(jù)。遠程傳輸請求（RTR）位用于區(qū)分這兩種類型的數(shù)據(jù)幀。如果RTR位為“0”，則表示該數(shù)據(jù)幀是一個數(shù)據(jù)幀；如果RTR位為“1”，則表示該數(shù)據(jù)幀是一個遠程幀。

4. 控制域

控制域包含有關(guān)數(shù)據(jù)幀的元信息，如數(shù)據(jù)長度和幀類型。控制域由6位組成，包括數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）和幀格式指示器（FFI）。

4.1 數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）

數(shù)據(jù)長度代碼（DLC）是一個4位的字段，用于指示數(shù)據(jù)域中數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)量。DLC的取值范圍是0到8，表示數(shù)據(jù)域可以包含0到8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。

4.2 幀格式指示器（FFI）

幀格式指示器（FFI）是一個2位的字段，用于指示數(shù)據(jù)幀的類型。FFI的取值如下：

• 00 ：標準數(shù)據(jù)幀
• 01 ：擴展數(shù)據(jù)幀
• 10 ：錯誤幀
• 11 ：遠程幀

5. 數(shù)據(jù)域

數(shù)據(jù)域是CAN數(shù)據(jù)幀中用于傳輸實際數(shù)據(jù)的部分。數(shù)據(jù)域的長度由DLC字段確定，可以包含0到8個字節(jié)的數(shù)據(jù)。每個字節(jié)由8位組成，數(shù)據(jù)域的總長度可以是0到64位。

6. CRC域

CRC（循環(huán)冗余校驗）域用于檢測數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中的錯誤。CRC域由15位組成，包括CRC序列碼和CRC界定符。

6.1 CRC序列碼

CRC序列碼是一個14位的字段，用于存儲計算得出的CRC值。CAN協(xié)議使用多項式除法算法來計算CRC值，以確保數(shù)據(jù)幀的完整性。

6.2 CRC界定符

CRC界定符是一個單獨的位，用于標識CRC序列碼的結(jié)束。當CAN控制器接收到CRC界定符時，它將開始計算接收到的數(shù)據(jù)幀的CRC值，并與發(fā)送方發(fā)送的CRC值進行比較，以檢測數(shù)據(jù)幀是否在傳輸過程中發(fā)生錯誤。

7. ACK域

ACK（確認）域是一個可選的域，用于確認數(shù)據(jù)幀的接收。在CAN協(xié)議中，接收方在成功接收到一個數(shù)據(jù)幀后，會發(fā)送一個ACK域，以通知發(fā)送方數(shù)據(jù)幀已被正確接收。

8. 幀結(jié)束

幀結(jié)束是CAN數(shù)據(jù)幀的最后一個域，用于標識數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。幀結(jié)束由七個連續(xù)的邏輯“1”位組成，確保數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中的同步。