基于使STM32的CAN总线的学习【帧格式】（江协科技视频）

CAN总线的五种帧格式

(本质就是一种数据内容）

数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、帧间隔。

重点学习内容数据帧（遥控帧与数据帧确实是类似相通的）
错误帧、过载帧（用于处理异常的数据）
帧间隔：（分割帧与帧之间的间隔）

数据帧：

作用：

主动向设备发送数据，【广播式的通讯方式】（一条指令可以被多台设备接收）；

数据帧：标准格式、拓展格式

标准格式:

起始帧（SOF）【必须】是显性（打破空闲总线）
仲裁帧（Identifier）【报文ID】通常作为功能码同时还用于区分优先级（ID小，优先级大）
【后续章节会补充仲裁规则】
远程请求标志位（RTR）【区分数据帧或遥控帧的主要位置】数据帧里RTR必为显性0，若是遥控帧则RTR必定为隐形1（ID相同时，优先级：数据帧>遥控帧）
起始帧（SOF）+  远程请求标志位（RTR）==仲裁段
仲裁段的作用：实现仲裁功能，保证指令的一个稳定有序发送出。

ID拓展标志位（IDE）: 用于区分标准格式还是扩展模式（标准格式：显性0；扩展格式：隐形1）
保留位（R0）：协议开发者预留的一个升级空间的一个位置，目前还未使用（必须为显性0）
【工程预留升级空间思维：CAN分1.0和2.0版本，有兴趣的同学可以去了解一下（IDE以前其实是叫R1，不过后来升级后优化了）（吐槽一句：比I2C聪明 [狗头保命] （可能是吸取经验了）】 
数据段长度：(DLC)【用于控制数据段的长度0-8，靠DLC灵活指定】（一般来说要传数据，那么最好是大于0）

数据段（Data）：空间大小会变化，与DLC大小有关，长度区间为0个字节到8个字节（0-64位）
校验段（CRC）：CRC算法校验段。计算从开始到校验段之前的所有数据，然后生成一个校验码（身份证有用到这个东东）【有机会开一单元关于校验位的一个算法】
CRC界定符：1位【必须是隐形】
ACK段：ACK槽（ASK Shot）和ACK界定符
ACK槽（ASK Shot）：重点用于应答，用来确定是否有设备接收到。
显性0：有接收方；隐形1：无接收方
ACK界定符：用于与界定范围。
结束帧（EOF） ：7个隐形1，作为结束段

发送方和接收方一起共同构成里CAN总线，CRC界定符之前，是发送方发送，接收方边接收。当进入到ACK段的时候，其实是一个关于接收方对总线的一个影响状态下，实现对于ACK槽（ASK Shot的影响）从实现收发双方之间的一个交互。

标准格式与扩展格式的分界段 

拓展帧格式：

【基于标准格式的内容补充与添加】
扩展帧格式：（拓展格式的11位ID不足够用，同时需要兼容之前的格式）

SRR：替代RTR位【由于仲裁规则的影响，RTR应在ID之后】（虽然无直接的一个作用，但是需要给隐形电平1）
ID拓展标志位（IDE）【见上面，有详讲】（扩展格式：隐形1）
扩展格式（Identifier）【报文ID】
r1：（IDE已经存在，故扩展格式中恢复起原身：r1）
【后续的格式与标准格式相通】

扩展格式与标准格式的区别【SOF至于R0的一个段落内部存在简易的差异，内容有所差距】
【关于CRC的不同就可以不用提及了，因为CRC是基于前面数据计算的，当是一个与前面内容有关的变量有关的变量就好了】

整体总结：（如下图所示）（实在记不住也不用太过于担心，可以和视频过一遍）

CAN的发展史

CAN1.2—–>CAN2.0 (本章节讲的是) 

遥控帧：

遥控帧：无数据段；RTR为隐形电平1【其它格式与数据帧相同】

背景：当用广播式的时候，存在占用大量的一个总线资源，为了避免这个情况，于是遥控帧诞生【遥控帧本身也是一种广播式的情况，由于本身长度等比数据帧短，所以整体占用资源少，由于CAN本身可以理解为多主机的情况，利用遥控帧来实现一个机器之间的一个握手通讯，实现对指定目标的一个数据发送】
使用场合：使用频率低，但是偶尔又需要使用一次
【表格上的代表与其数据帧的代表意思本身一致】

错误帧、过载帧、帧间隔：初学者不用太过纠结 ，大致知道其用途即可

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。
【错误帧的定义也与本身的位填充规则有关】

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。

帧间隔：

将数据帧和遥控帧与前面的帧分离开。

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。

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
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
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
【简单总结一下意思与规则：避免信号本身长时间保持一种电平，导致无法很好的判断数据本身的一个正确性与时序性，为了避免这个问题，CAN采用了位填充的做法，每当5段（最低的时基信号）电平一模一样的时候会信号突变一下，来确保信号的一个准确性（这个也是为什么错误帧会发送至少6段相同的电平的原因）】
【位填充：会做到改变信号的基本电平总情况，但是收发两段都会进行一个处理，位填充可以理解为是一个减少报错的手段】

例：（颜色为红色的数字为位填充规则所导致的一个补充位）
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
实际电平情况：（参考江协科技的资料）

（各位大佬可以指出一些错误，也欢迎大家一起交流）

作者：绪韵