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CAN总线协议：帧格式

news 2025/11/13 12:46:35

1.CAN总线帧格式

2.数据帧（广播式传输）

3.数据帧各部分用途简介

4.数据帧的发展历史

5.遥控帧（请求式传输）

6.错误帧

7.过载帧

8.帧间隔

9.位填充

例如：

位填充作用：

10.波形实例（图中标黄的是填充位）（CAN总线是高位先行的）

11.波形实例（图中标黄的是填充位）（CAN总线是高位先行的）

1.CAN总线帧格式

CAN协议规定了以下5种类型的帧：

2.数据帧（广播式传输）

标准ID是11位的，所以标准ID号的范围是0x000~0x7FF

扩展ID是29位的，不是4的整数倍，所以扩展ID号的范围是0x0000 0000~0x1FFF FFFF

3.数据帧各部分用途简介

SOF（Start of Frame）：帧起始，表示后面一段波形为传输的数据位

ID（Identify）：标识符，区分功能，同时决定优先级

RTR（Remote Transmission Request ）：远程请求位，区分数据帧和遥控帧

IDE（Identifier Extension）：扩展标志位，区分标准格式和扩展格式

SRR（Substitute Remote Request）：替代RTR，协议升级时留下的无意义位

r0/r1（Reserve）：保留位，为后续协议升级留下空间

DLC（Data Length Code）：数据长度，指示数据段有几个字节

Data：数据段的1~8个字节有效数据

CRC（Cyclic Redundancy Check）：循环冗余校验，校验数据是否正确

ACK（Acknowledgement）：应答位，判断数据有没有被接收方接收

CRC/ACK界定符：为应答位前后发送方和接收方释放总线留下时间

EOF（End of Frame ）：帧结束，表示数据位已经传输完毕

补充说明：

RTR：远程请求标志位，用于区分数据帧还是遥控帧，数据帧为显性0，遥控帧为隐形1

RTR加入仲裁帧的作用是为了让仲裁区分相同的数据帧和遥控帧，数据帧的优先级大于遥控帧

IDE：用于区分标准格式还是扩展格式，标准格式为显性0，扩展格式为隐性1

r0：必须为显性0，r0意思是保留位，目前还没用到，最开始时IDE也是保留位，叫r1

DLC：数据段的长度，CAN总线一帧数据可以有1~8字节有效载荷，发一个字节：0001（显显显隐），发8个字节：1000（隐隐隐显），要配合数据段使用，数据段发送的字节必须是8的倍数

CRC：校验算法，校验发送的数据是否有误

CRC界定符：1位，必须是隐性电平

ACK槽：应答；当发送方发送一帧数据的主要内容后，在应答这一位时，发送方释放总线，总线回归默认状态，隐性1，如果接收方收到数据，就会在ACK槽这一个，把总线再拉开，使总线呈现显性0的状态

发送方释放总线后，在ACK槽会读取总线状态，如果发送方读取位显性0，就正常工作，如果读取为隐性1，就说明发送失败，发送方可以配置自动重发，也可以不管

可以发现在ACK槽的前后，操作总线的权力是有个短暂的交换的，前面所有的波形，都只有发送方有权操作总线，在ACK槽这一位时，变为接收方操作总线，为了给权力交接留出时间，ACK槽前后就要留两个界定符，在CRC界定符时，发送方必须发隐性1，除了做一个分隔，另外一个作用时，在ACK槽之前，发送方必须释放总线，发送隐性1就是释放总线，之后在ACK槽的时间点，接收方会拉开总线，ACK槽接收后，接收方不能一直拉着不放，，所以在ACK界定符时，接收方必须及时释放总线，交出控制权，给隐性1，这就是ACK槽的设计

注意事项

1.ACK槽时，可以允许多个接收方共同拉开总线，因为一个报文消息，可以被多个设备同时接受，所以可以允许多个接收方共同拉开总线

2.发送方并不是把一段波形完整发出去，然后再接受应答的，而是，发送方和接受方共同完成一整个波形，发送方每发出一位，接收方就立刻收到这一位

4.数据帧的发展历史

CAN 1.2时期，仅存在标准格式，IDE位当时仍为保留位r1

CAN 2.0时期，ID不够用，出现了扩展格式，增加了ID的位数，为了区分标准格式与扩展格式，协议将标准格式中的r1赋予了新功能—IDE

5.遥控帧（请求式传输）

遥控帧无数据段，RTR为隐性电平1，其他部分与数据帧相同

请求式传输，每传输一次数据，都需要一来一回的两个过程，适合使用频率低，但偶尔又需要集中用几次的数据

6.错误帧

总线上所有设备都会监督总线的数据，一旦发现“位错误”或“填充错误”或“CRC错误”或“格式错误”或“应答错误” ，这些设备便会发出错误帧来破坏数据，同时终止当前的发送设备

7.过载帧

当接收方收到大量数据而无法处理时，其可以发出过载帧，延缓发送方的数据发送，以平衡总线负载，避免数据丢失

8.帧间隔

将数据帧和遥控帧与前面的帧分离开

9.位填充

位填充规则：发送方每发送5个相同电平后，自动追加一个相反电平的填充位，接收方检测到填充位时，会自动移除填充位，恢复原始数据

例如：

即将发送： 100000110 10000011110 0111111111110

实际发送： 1000001110 1000001111100 011111011111010

实际接收： 1000001110 1000001111100 011111011111010

移除填充后： 100000110 10000011110 0111111111110

位填充作用：

增加波形的定时信息，利于接收方执行“再同步”，防止波形长时间无变化，导致接收方不能精确掌握数据采样时机（解释：如果一直波形都不变化，没有明确的分界点，接收方无法精准的确定采样点的准确位置）

将正常数据流与“错误帧”和“过载帧”区分开，标志“错误帧”和“过载帧”的特异性，因为“错误帧”和“过载帧”是连续6位相同的电平

保持CAN总线在发送正常数据流时的活跃状态，防止被误认为总线空闲，CAN总线规定，当总线出现11个隐性1后，即认为总线空闲