汽車CAN總線的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

信息想要在CAN-BUS局域網(wǎng)內(nèi)有效、快速的傳遞，就要把它轉(zhuǎn)換為適合CAN-BUS總線的傳輸格式。我們把這種信息稱之為報(bào)文，把適合CAN-BUS總線傳輸?shù)母袷椒Q之為報(bào)文格式?？偩€上的信息是以不同的固定報(bào)文格式發(fā)送的，但長(zhǎng)度受限。

報(bào)文傳輸格式有以下四種不同的幀類型所表示和控制，所謂幀就是一個(gè)計(jì)量單位，它的數(shù)據(jù)由兩部分組成：幀頭和幀數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)的一個(gè)數(shù)據(jù)單元。

遠(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)送的遠(yuǎn)程幀，請(qǐng)求發(fā)送具有統(tǒng)一識(shí)別符的數(shù)據(jù)幀。

錯(cuò)誤幀：任何電控單元檢測(cè)到總線錯(cuò)誤就會(huì)發(fā)出錯(cuò)誤幀。

過載幀：用以在先行和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀之間提供以附加的延時(shí)。

本次我們主要講述有關(guān)數(shù)據(jù)幀的相關(guān)內(nèi)容。數(shù)據(jù)幀由7個(gè)不同的位場(chǎng)組成：

1.幀起始SOF（START OF FRAME）

標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，由單個(gè)顯性位構(gòu)成。只有當(dāng)總線位空閑狀態(tài)時(shí)，才允許節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送，所有節(jié)點(diǎn)必須同步于首先發(fā)送節(jié)點(diǎn)的幀起始引起的上升沿。

2.仲裁場(chǎng)AF（Arbitration Field）

在CAN2.0A中，仲裁場(chǎng)由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位RTR（Remote Transmission Request）組成；而在CAN2.0B中，仲裁場(chǎng)由29位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位RTR構(gòu)成。也就是說CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式，其唯一的區(qū)別是標(biāo)識(shí)符（ID）長(zhǎng)度的不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。

(1)標(biāo)識(shí)符ID（Identifier）：標(biāo)識(shí)符分為標(biāo)準(zhǔn)格式標(biāo)識(shí)符和擴(kuò)展格式標(biāo)識(shí)符。在CAN2.0A中標(biāo)準(zhǔn)格式標(biāo)識(shí)符的長(zhǎng)度為11位，這些位以ID-10至ID-0的順序發(fā)送，最低位為ID-0，其中最高7位（ID-10到ID-4）必須不是全隱性。

(2)遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位RTR (Remote Transmission Request)：在數(shù)據(jù)幀中，遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位必須是顯性電平，而在遠(yuǎn)程幀中，遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位必須是隱性電平。在擴(kuò)展格式中，先發(fā)送基本標(biāo)識(shí)符，其后是標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位和替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位。擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符在替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位后發(fā)送。

(3)替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求位SRR (Substitute Remote Request): SRR位為隱性位。在擴(kuò)展格式中，它在標(biāo)準(zhǔn)格式的遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位位置上被發(fā)送，并替代標(biāo)準(zhǔn)格式中的遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位。這樣，可以解決標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式的沖突。

(4)標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位IDE (Identifier Extension Bit): IDE位對(duì)于擴(kuò)展格式而言屬于仲裁場(chǎng)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)格式來說屬于控制場(chǎng)。標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位在標(biāo)準(zhǔn)格式中以顯性電平發(fā)送，而在擴(kuò)展格式中為隱性電平。

3.控制場(chǎng)CF（Control Field）

兩種格式的控制場(chǎng)格式不同。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，控制場(chǎng)包括DLC (Data Length Code)、IDE位（顯性）和保留位0r(顯性)。在擴(kuò)展格式中，包括DLC和兩個(gè)保留位1r、

2r，這兩個(gè)保留位必須發(fā)送顯性電平。DLC為4位，允許使用0到8之間的數(shù)字。

4.數(shù)據(jù)場(chǎng)DF（Data Field）

數(shù)據(jù)場(chǎng)由數(shù)據(jù)幀中被發(fā)送的數(shù)據(jù)組成，它可包括從0到8個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)8位，其中首先發(fā)送最高有效位。

5.循環(huán)冗余校驗(yàn)場(chǎng)CRC (Cyclic Redundancy Check)

CRC場(chǎng)包括15位CRC序列和1位CRC界定符（隱性）。CRC生成器所使用的多項(xiàng)式是：X15 + X14+ X10 + X8 + X7 + X4 + X3 + 1，這個(gè)多項(xiàng)式除法的余數(shù)就是發(fā)送到總線上的“循環(huán)冗余校驗(yàn)碼”，它只用于檢測(cè)錯(cuò)誤而不能校正。

6.應(yīng)答場(chǎng)ACK (Acknowledge)

ACK場(chǎng)為兩位，包括應(yīng)答間隙（ACK SLOT）和應(yīng)答界定符（ACK DELIMITER）。在應(yīng)答場(chǎng)里，發(fā)送站發(fā)送兩個(gè)隱性位。當(dāng)接收器接收到有效的報(bào)文時(shí)，接收器就會(huì)在應(yīng)答間隙期間發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，向發(fā)送器發(fā)送一顯性位以示回答。

7.幀結(jié)束EOF (END OF FRAME)

每個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列界定，也就是幀結(jié)尾，這個(gè)標(biāo)志序列由7個(gè)隱性位組成。