2025年CAN协议学习（一）

一、CAN协议的特点

1）在总线空闲时，所有单元都可以发送消息，两个以上单元同时发送消息时，对各消息的Identifier进行逐位仲裁比较，仲裁获胜的单元（具有较高优先级）可继续发送消息，仲裁失败的单元停止发送。

2）消息中没有地址，消息广播到总线上，任何总线上的单元都可以接收消息。在总线上增加单元，不会影响到其它的单元。

3）最高数据传输速率1Mbps（距离小于40m），最远传输距离10km（速率低于5kbps）。CAN总线两个节点之间的通讯距离与波特率成反比。工程常用为500kbit/s的通信速率。

类型	最高速率	描述
高速CAN	1Mbit/s	最通用的CAN总线类型
低速CAN	125kbit/s	容错，在一条总线短路时仍能正常工作
单线CAN	50kbit/s	主要用低速的车身电子单元、舒适及娱乐控制领域

4）CAN总线上可挂载多个单元，理论上挂载单元数没有上限，但受总线的时间延迟和电气负载限制。降低通信速率，可增加单元数量。

5）所有单元具有错误检测功能，检测出错误后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，会结束当前的发送。

二、网络拓扑

CAN节点挂载在CAN_L和CAN_H之间，为降低反射，高速CAN在CAN总线两端增加了120Ω电阻，低速CAN和单线CAN在节点位置增加了电阻。低速CAN在总的终端电阻为100Ω时性能最佳，因此，确定低速CAN的终端电阻，需要先确定网络中的节点数，每个终端提供100Ω的一部分，并不要求每个终端有相同的阻值，但总值应该为100Ω。如总线中有3个CAN节点，则接到网络上的6个终端电阻值均为600Ω。

对于高速CAN，当CAN_H – CAN_L < 0.5 时为隐性，即逻辑1；当 CAN_H-CAN_L>0.9V时为显性，即逻辑0。

对于低速CAN，当CAN_L = 5V， CAN_H = 0V时为隐性；当CAN_H = 3.6V，CAN_L = 1.4V时为显性。相较于高速CAN，低速CAN显性和隐性的电平差异更大，抗干扰能力更强，

单线CAN只有一根线，要求节点有较好的共地性，抗干扰能力较弱。

三、总线仲裁

总线空闲时，任何节点都可以发送报文。如果同时有多个节点发送报文，会出现总线访问冲突，CAN使用逐位仲裁的方式解决冲突。在仲裁期间，每个发送器都对发送的 Identifier 电平与被监控的总线电平进行比较，如果电平相同，则继续发送报文。若发送器发送了一个隐性电平，而监视到一个显性电平，则节点仲裁失败，退出发送状态。因此，Identifier越小，消息的优先级越高。若在非仲裁期间出现发送电平与监视电平不一致的状况，将产生错误事件。

四、消息机制

CAN标准定义了四种消息类型，分别为数据帧、远程帧（也有称遥控帧）、错误帧和过载帧。

数据帧：发送器向接收器发送数据帧；

远程帧：接收器向发送器请求数据；

错误帧：任何单元检测到总线错误后发出错误帧；

过载帧：用于相邻数据帧和远程帧之间提供延时，由接收器发送，表示接收器来不及处理数据，请求延迟。

五、位填充

CAN总线使用非归零编码（NRZ），具有效率高的特点，但同步性能差。为保证同步通信中有足够的电平跳变，规范中应用位填充机制，在连续的5个相同电平后插入1个反相电平，接收节点收到消息后，自动将填充位删除。若检测到连续6个相同电平，则节点报错。

六、消息过滤

消息在CAN总线上是以广播的形式传输的，但并不是所有节点都对总线上的信息感兴趣。节点可通过CAN控制器中的过滤码和掩码来检验消息的 Identifier 是否匹配，从而决定是否接收消息。

例：设置过滤码位 0x 00 00 15 60，设置掩码为 0x 1F FF FF F0，则节点只接收 Identifier 为 0x 00 00 15 60 ~0x 00 00 15 6F的消息。