CAN总线协议解析李玉丽（吉林建筑工程学院电气与电子信息工程学院，吉林长春，130021）摘要：现场总线的发展与应用引起了传统控制系统结构的改变。控制局域网（CAN）总线因其自身的特点被广泛应用于自动控制领域。本文对CAN总线协议作了详尽解析。关键词：CAN总线；隐性位；显性位；节点中图分类号：TU85文献标识码：ACAN（ControllerAreaNetwork）是分布式实时控制系统的串行通信局域网，称谓CAN总线。在数据实时传输中，设计独特、低成本，具有高可靠性，得到广泛应用。本文着重解析CAN技术规范2.0B版的CAN的分层结构规范和CAN报文结构规范。重点在于充分理解CAN总线协议精髓，有助于CAN总线的局网设计、软件编程、局网维护。一、CAN的分层结构CAN遵从OSI(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)模型，其分层结构由高到低如图1所示。图1CAN的分层结构对应OSI模型为两层，实际为三层，即LLC、MAC、PLS。由此而知，对应于CAN总线系统每个节点都是三层结构。数据发送节点数据流为LLC→MAC→PLS，然后将数据发送到总线上；而对于挂在总线上的所有节点（包括发送节点）的接收的数据流为PLS→MAC→LLC。这种分层结构的规范保证了CAN总线的多主方式工作模式，即不分主从，非破坏性的仲裁工作模式。而LLC层的报文滤波功能可实现点到点、一点对多点、全局广播、多点对一点，多点对多点等数据传递方式。各分层主要功能如下：LLC层：接收滤波、超载通知、恢复管理；MAC层：控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出错标定、故障界定。该层是CAN的核心；PLS层：位编码/解码、位定时。二、CAN总线的报文规范CAN报文的传送有4种不同类型的帧结构，数据帧、远程帧、出错帧、超载帧。CAB2.0B有4种帧格式。（一）数据帧---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---数据帧携带由发送节点到接收节点（或发送器到接收器），由7个不同的位场组成：帧起始位、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束。如图2所示。图2数据帧结构CAN2.0B中存在两种不同的帧格式。主要区别在于标识符的长度。具有11位标识符的帧称为标准帧，具有29位标识符的帧称为扩展帧。本文只对第3卷第3期2008年9月长春理工大学学报（高教版）JournalofChangchunUniversityofScienceandTechnology（HigherEducationEdition）Vol.3No.3Sep.2008*收稿日期：20080514作者简介：李玉丽（1973），女，本科，实验师，研究方向为智能建筑电气设备远程监控。标准帧进行解析。1.帧起始标志位（SOF）由一个显性位构成，表明某个节点开始发送信息，所有其它节点必须与此同步（硬同步），但只有在总线空闲时才允许起始位的发送。2.仲裁场（1）仲裁场的组成仲裁场如图3所示。图3仲裁场的组成标识符为11位，远程发送请求RTR为一个显性位。（2）仲裁与优先级CAN总线的通讯模式为：载波监测、多主掌控/冲突（CSMA/CA）。这就使得总线上任一个节点向总线发送信息的机会是均等的。只要总线空闲，谁都可以发送。但如果在同一时刻有两上或两个以上节点同时发送信息，这就发生冲突，这就需要仲裁，而且获得仲裁的信息不受破坏。CAN是按位进行仲裁。当节点向总线发送信息同时，也在读取总线的电平。如果发送的电平与读取的电平相同，则继续发送下一位，若不同则停止发送，退出竞争。余下的节点继续重复上述过程，直到总线上只剩下一个节点发送的电平。而在冲突中被仲裁下的节点，待下一个总线空闲期再次尝试发送。这种总裁技术明显可以看出，在仲裁帧中，标识符的二进制数值小者有较高优先级。换句话在诸多竞争节点中，如果报文标识符的值最小，则此报文的---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---优先级最高。3.控制场控制场如图4所示。图4控制场组成IDE：在CAN2.0B标准格式IDE应为显性（隐性用r表示）。r0：保留位。DLC3~DLC0：数据长度，最大数值为rddd（即隐显显显）。通常“显性”表示传输0，“隐性”表示传输1，则最大数据为1000H，即8。4.数据场数据场即为被发送的数据，长度为0~8个字节，取决于控制场中数据长度DL3~DL0。首先发送的最高有效位。5.CRC场CRC场结构如图5...