CAN协议-数据帧-标准帧简介_can标准帧

CAN协议

CAN（Controller Area Network）是一种串行通信协议，用于在不同的电子设备之间进行通信。它最初是由德国的Bosch公司开发的，用于汽车电子系统中的通信。CAN协议被广泛应用于工业自动化、航空航天、医疗设备等领域。 

CAN协议使用的是一种基于广播的通信方式，即一个节点发送的数据可以被所有节点接收。

CAN协议采用了一种先进的差分信号传输技术，可以在高速通信时保证数据传输的可靠性。差分信号传输是指将数据信号与其反相信号同时传输，两个信号之间的电压差值表示数据信号的大小。CAN总线的差分信号传输方式可以有效地抵消噪声和干扰，提高通信的可靠性和抗干扰能力。

CAN协议中的帧主要分为四种类型：

1. 数据帧（Data Frame）：用于在CAN总线上传输数据，包含数据和标识符（ID）信息，最长可以传输8字节数据。

2. 远程帧（Remote Frame）：用于请求其他节点发送数据，只包含标识符信息，不包含数据。

3. 错误帧（Error Frame）：用于在CAN总线上报告错误信息，例如传输错误、格式错误等。

4. 帧间隔（Interframe Space）：用于在数据帧和远程帧之间提供一个时间间隔，以便其他节点有时间处理数据帧或远程帧。

数据帧和远程帧是CAN协议中最常用的两种帧。数据帧用于传输数据，而远程帧则用于请求其他节点发送数据。每个CAN节点都有一个唯一的地址，可以通过这个地址来确定数据的发送和接收方。在实际应用中，可以根据具体的通信需求选择使用合适的帧类型。

数据帧

CAN协议的数据帧分两种：标准帧和拓展帧，其差异主要在于识别位不同，标准帧的识别位是11位，而拓展帧是29位。

数据帧(标准帧和拓展帧)由7个段构成，分别是：
(1) 帧起始：表示数据帧开始的段。--SOF
(2) 仲裁段：表示该帧优先级的段。--ID和RTR

• ID：表明报文的含义和优先级；（标准帧：11位ID；拓展帧：29位ID）
• RTR 远程传送请求位（0：数据帧、 1：远程帧）
• SRR 远程代替请求位   SRR = 1代表是远程帧（不包含数据段，只含标识符和控制位）
• IDE 标识符拓展位  （0：11位ID，标准帧。1：29位ID，拓展帧）

(3) 控制段：表示数据的字节数及保留位的段。

• IDE 标识符拓展位 （0：11位ID，标准帧。1：29位ID，拓展帧）
• r1、r0 为保留位，默认为显性电平（逻辑0）
• DLC 数据长度码：表示数据段的字节数，表示为0~8

(4) 数据段：数据的内容，可发送 0～8 个字节的数据。
(5) CRC 段：检查帧的传输错误的段。
(6) ACK 段：表示确认正常接收的段。
(7) 帧结束：表示数据帧结束的段。

标准帧

标准帧的数据帧由起始位、识别码、控制码、数据码、CRC、ACK和结束位组成，具体每一位的含义如下：

1.起始位：标识一个数据帧的开始，用于同步，只有在总线空闲期间节点才能发送。

2.识别码：用于标识数据帧所属的消息，是CAN协议中最重要的部分，也是唯一的消息标识符。高位表示消息的优先级，低位表示消息的类型。其长度和位分配可以根据具体的需求进行配置。

3.控制码：包括一个远程传输请求位（RTR）、一个扩展帧位（IDE）、保留位（空闲位res）和数据长度码（DLC）。

• RTR位：用于标识数据帧是否为远程传输请求帧。当RTR位为0时，表示数据帧包含数据；当RTR位为1时，表示数据帧仅包含标识符，用于请求远程节点发送数据。
• IDE位：用于标识数据帧的类型。当IDE位为0时，表示数据帧为标准帧；当IDE位为1时，表示数据帧为拓展帧。
• res位：保留位，默认逻辑0。
• DLC位：表示数据段的字节数，表示为0~8。

4.数据码：用于存储数据信息，数据域的长度可以为0-8个字节。

5.CRC码：用于进行CRC校验，其中最后一位是界定符--用于界定CRC序列，固定逻辑1。

6.ACK码：确定报文被至少一个节点正确接收。

7.结束位：7个连续的逻辑1，表示帧结束。

使用示例

以下是一个使用 CAN 协议的示例代码，使用了 Python 的 can 模块：

import can
 
# 创建 CAN 总线对象
bus = can.interface.Bus(bustype='socketcan', channel='vcan0', bitrate=250000)
 
# 创建 CAN 帧
msg = can.Message(arbitration_id=0x123, data=[0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88], is_extended_id=False)
 
# 发送 CAN 帧
bus.send(msg)
 
# 接收 CAN 帧
msg = bus.recv()
if msg is not None:
    print(msg)

在上面的示例代码中，首先创建了一个 CAN 总线对象，使用了 socketcan 协议和一个虚拟的接口 vcan0，设置了比特率为 250000。然后创建了一个 CAN 帧，设定了帧 ID 为 0x123，数据为 0x11 到 0x88，共 8 个字节。接着发送了这个 CAN 帧，并尝试接收 CAN 帧，如果接收到了，就打印出来。

需要注意的是，使用 CAN 协议和具体的硬件相关，具体的设置可能因硬件而异。需要根据实际情况进行设置和调整。此外，还需要根据协议规范，对帧 ID 和数据进行编码和解码。