CAN总线的报文类型介绍

CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛使用的串行通信协议，特别适用于汽车和工业自动化领域。CAN总线上的报文类型主要可以分为以下几种，每种类型都有其特定的用途和格式。

一、数据帧（Data Frame）

数据帧是CAN总线上最基本的报文类型，用于节点之间传输数据。数据帧由多个段组成，包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段和帧结束。

1. 帧起始（Start of Frame, SOF）

• 定义 ：表示数据帧开始的段，由一个显性位（逻辑0）组成。
• 作用 ：当总线空闲时，发送节点发送帧起始，其他接收节点同步于该帧起始位。

2. 仲裁段（Arbitration Field）

• 定义 ：表示该帧优先级的段，根据仲裁段ID码长度的不同，分为标准帧（CAN 2.0A）和扩展帧（CAN 2.0B）。
• 内容 ：标准格式帧的仲裁段由11位标识符（ID）和远程发送请求位（RTR）组成；扩展格式帧的仲裁段由29位标识符和RTR位组成。
• 作用 ：用于确定发送的帧类型（数据帧或遥控帧）以及发送的帧格式（标准帧或扩展帧），并决定帧的优先级。

3. 控制段（Control Field）

• 定义 ：表示数据的字节数及保留位的段。
• 内容 ：包括数据长度代码（DLC）和两个保留位（r0、r1）。DLC指示了数据段中的字节数量，可以是0到8个字节。
• 作用 ：告知接收节点数据段的长度，以便正确接收数据。

4. 数据段（Data Field）

• 定义 ：数据的内容，可发送0~8个字节的数据。
• 作用 ：传输实际的数据信息。

5. CRC段（Cyclic Redundancy Check Field）

• 定义 ：检查帧的传输错误的段，包括CRC序列和CRC界定符。
• 作用 ：通过CRC校验确保数据的完整性和正确性。

6. ACK段（Acknowledgment Field）

• 定义 ：表示确认正常接收的段，由ACK槽和ACK界定符组成。
• 作用 ：当接收器正确地接收到有效的报文时，会在ACK槽期间向发送器发送一个显性位以示应答。

7. 帧结束（End of Frame, EOF）

• 定义 ：表示数据帧结束的段，由7个隐性位组成。
• 作用 ：标志数据帧的结束。

二、遥控帧（Remote Frame）

遥控帧用于请求发送具有相同ID的数据帧。当接收节点需要某个数据但自己没有该数据时，会发送一个遥控帧来请求发送节点发送相应的数据帧。遥控帧的结构与数据帧相似，但数据段为空，且RTR位被设置为1。

三、错误帧（Error Frame）

错误帧由错误标志和错误分界两个域组成。当接收节点检测到总线上的报文有误时，会自动发出“活动错误标志”，其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。错误帧的发送会中断当前的总线通信，直到错误被处理完毕。

四、超载帧（Overload Frame）

超载帧由超载标志和超载分隔符组成。当接收方在接收下一帧之前需要过多的时间处理当前的数据，或在帧间空隙域检测到显性电平时，会发送超载帧。超载帧的发送会延迟后续帧的发送，以确保总线上的通信不会因过载而中断。

五、其他报文类型

除了上述四种基本的报文类型外，CAN总线协议还定义了其他几种特殊的报文类型，如帧间空隙（Interframe Space）和N_PCI报文类型（如单帧、首帧、连续帧、流控帧等）。这些报文类型在特定的通信场景下使用，以满足不同的通信需求。

总结

CAN总线上的报文类型包括数据帧、遥控帧、错误帧和超载帧等基本类型，以及帧间空隙和N_PCI报文类型等特殊类型。每种报文类型都有其特定的结构和用途，共同构成了CAN总线通信的基础。在实际应用中，根据具体的通信需求选择合适的报文类型进行数据传输，可以确保通信的可靠性和高效性。