CAN_数据帧

 

帧分类
 

CAN总线定义四种帧类型，分别为数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。数据帧就是总线上传输用户数据的帧，其最高有效载荷是 8 Byte，除了有效载荷外，数据帧还包括必要的帧头帧位部分以执行CAN标准通信，比如消息标识符（Identifier）、数据长度代码、校验信息等。远程帧是用来向总线上其它节点请求数据的帧，它的帧结构与数据帧相似，只不过没有有效载荷部分；错误帧是表示通信出错的帧。数据帧和远程帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 位的标识符 ， 扩展格式有 29 位标识符。

各种帧的用途分别为：

数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据的帧；
远程帧：用于接收单元向具有相同标识符的发送单元请求数据的帧；
错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧；
过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧
 

数据帧
 

图中示例标准数据帧（Standard）和扩展数据帧（Extended）两种格式。各字段定义及长度分别为：

SOF：表示数据帧开始；（1 bit）
Identifier：标准格式11 bit，扩展格式29 bit包括Base Identifier（11 bit）和Extended Identifier（18 bit），该区段标识数据帧的优先级，数值越小，优先级越高；
RTR：远程传输请求位，0时表示为数据帧，1表示为远程帧，也就是说RTR=1时，消息帧的Data Field为空；（1 bit）
IDE： 标识符扩展位，0时表示为标准格式，1表示为扩展格式；（1 bit）
DLC：数据长度代码，0~8表示数据长度为0~8 Byte；（4 bit）
Data Field：数据域；（0~8 Byte）
CRC Sequence：校验域，校验算法G(x) = x15 + x14 + x10 + x8 + x7 + x4 + x3 + 1；（15 bit）
DEL：校验域和应答域的隐性界定符；（1 bit）
ACK：应答，确认数据是否正常接收，所谓正常接收是指不含填充错误、格式错误、 CRC 错误。发送节点将此位为1，接收节点正常接收数据后将此位置为0；（1 bit）
SRR：替代远程请求位，在扩展格式中占位用，必须为1；（1 bit）
EOF：连续7个隐性位（1）表示帧结束；（7 bit）
ITM：帧间空间，Intermission (ITM)，又称Interframe Space (IFS)，连续3个隐性位，但它不属于数据帧。帧间空间是用于将数据帧和远程帧与前面的帧分离开来的帧。数据帧和远程帧可通过插入帧间空间将本帧与前面的任何帧（数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧）分开。过载帧和错误帧前不能插入帧间空间。

 

远程帧
 

一般地，数据是由发送单元主动向总线上发送的，但也存在接收单元主动向发送单元请求数据的情况。远程帧的作用就在于此，它是接收单元向发送单元请求发送数据的帧。远程帧与数据帧的帧结构类似，如上图X所示。远程帧与数据帧的帧结构区别有两点：

数据帧的 RTR 值为“0”，远程帧的 RTR 值为“1”
远程帧没有数据块
远程帧的 DLC 块表示请求发送单元发送的数据长度（Byte）。当总线上具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时，由于数据帧的 RTR 位是显性的，数据帧将在仲裁中赢得总线控制权。

 

错误帧
 

用于在接收和发送消息时检测出错误时，通知错误的帧。错误帧由错误标志和错误界定符构成。错误帧的帧结构如图11示。

错误标志：6-12 个显性/隐性重叠位
主动错误标志（6个显性位）： 处于主动错误状态的单元检测出错误时输出的错误标志
被动错误标志（6个隐性位）： 处于被动错误状态的单元检测出错误时输出的错误标志
错误界定符：8 个隐性位

 

过载帧
 

过载帧是用于接收单元通知发送单元它尚未完成接收准备的帧。在两种情况下，节点会发送过载帧：

接收单元条件的制约，要求发送节点延缓下一个数据帧或远程帧的传输；
帧间空间（Intermission）的 3 bit 内检测到显性位
每个节点最多连续发送两条过载帧。过载帧由过载标志和过载界定符（8 个隐性位）构成。数据帧的帧结构如图12所示。