目录
一、什么是CAN
1、CAN 的概念
2、节点构成（CAN 总线通信模型）
3、差分信号（电平特性）
4、CAN 总线的特点
二、CAN 总线协议的通信过程
1、发送过程
2、接收过程
3、概括
三、CAN 通信帧的分类
一、什么是CAN
1、CAN 的概念
CAN 是 Controller Area Network 的缩写，即控制器局域网络。最初的动机是为了解决电子控制系统中不断增加的信号线，CAN总线是一个单一的总线，所有的外围器件都可以被挂载到该总线。（大致示意图见下图）
ps：120Ω 的电阻用于匹配总线阻抗，吸收信号发射及回拨，提高数据通信的抗干扰能力
2、节点构成（CAN 总线通信模型）
每一个节点都对应一个外围器件，每个外围器件要接入到CAN总线都需包含：CAN 控制器、CAN收发器
CAN控制器负责上层应用层信号和逻辑电平之间的转换。CAN 收发负责逻辑电平和物理信号之间的转换。
3、差分信号（电平特性）
CAN 总线使用两根线来连接各个单元：CAN_H 和 CAN_L。CAN 控制器通过判断这两根线上的电位差来得到总线电平（逻辑电平）。CAN 标准有两种，IOS11898 和 IOS11519，两者差分电平特性不同。以IOS11898 标准为例。
逻辑电平 0：也叫显性电平 CAN_H = 3.5 V，CAN_L = 1.5 V电位差 =2 V逻辑电平 1：也叫隐性电平 CAN_H =CAN_L = 2 V电位差 = 0 V
CAN 总线是通过显性电平和隐形电平的变化来将具体的数据发送出去，总线上无节点传输数据时，一直处在隐形状态。
4、CAN 总线的特点
(1) 多主控制
CAN 总线没有主从之分，每个设备都可以主动发送数据，最先访问总线的单元获得发送权，剩余总线禁止发送数据。
如果多个单元同时开始发送时，高优先级 ID（数据帧中的一个字段）的单元可获得发送权
(2) 控制通信速度
根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。
在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此 单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。
(3)远程数据请求
可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。
(4)具有错误检测、通知、恢复功能
所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。
检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。
正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新 发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。
(5) 系统的柔软性
与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变
二、CAN 总线协议的通信过程
假设CAN总线处在隐性状态，即没有数据的传输。
1、发送过程
假设节点A开始发送数据，上层应用层发送信号，假设CAN控制器转换成了逻辑电平 0，经由 TxD 发给 CAN 收发器，然后转换成对应的电压（电压大小详见上面第二部分《差分信号》的表），这样就完成了 1 bit 数据的发送。
发送完一帧数据以后，接下来我们要考虑的是接收了。
2、接收过程
CAN是广播式地给当前局部网络的所有节点发送数据帧的，即接收时总线上的每一个设备都会收到这一帧的数据。CAN 的帧格式是面向内容的编址方案，可以认为报文是通过内容寻址，也就是说，报文的内容隐式地确定其地址。
节点B：检查了内容发现不是发给自己的，直接过滤
节点C：同样发现不是发给自己的，直接过滤
节点D：读取这一帧数据
节点D 的CAN收发器将总线上的差分电平转换成逻辑电平，随后再由CAN控制器转换成信号发送给上层。
3、概括
发送方通过使总线电平发生变化，将其信息传递到CAN总线上。接收方通过监听总线电平，将总线上的消息读入自己的接收器。三、CAN 通信帧的分类
了解了通信的过程，接下来我们要进一步了解每一个节点发送的一帧报文。其实CAN 通信帧有很多种，有用于数据传输的、远程控制的、错误通知等等。其中最为常用的就是用于传输数据的数据帧。
下面重点介绍数据帧。其他帧可以参考：深入理解CAN总线
数据帧还可以根据仲裁段长度不同，分为标准帧、扩展帧。
(1) 帧起始、帧结束
帧起始由一个显性位（低电平）组成，帧结束由7个隐形位（高电平）组成
(2) 仲裁段
表示该帧优先级的段，仲裁段的作用是解决多点竞争问题。
每次可能有好几个设备同时要往总线发送数据，仲裁段包含帧ID，帧ID越小，优先级越高，优先级高拥有优先使用总线的权利。
(3) 控制段
表示数据的字节数及保留位的段。
(4) 数据段
为0-8字节，短帧结构，实时性好，适合汽车和工控领域。CAN-FD的数据段最高可以发送 64 字节
(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。任何节点如果准确无误地接收到帧，都要向总线上发送显性位（逻辑电平0），该显性位将掩盖发送节点输出的隐性位，使总线上表现为显性；如果发送节点检测应答位为隐性，那么说明没有节点收到有效帧。
