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  • can报文一帧多少字节
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    2020-12-18 20:40:05

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    1、在总线中传送的报文,每帧由7部分组成。CAN协议支持两种报文格式,其唯一的不同是标识符(ID)长度不同,标准格式为11位,扩展格式为29位。

    在标准格式中,报文的起始位称为帧起始(SOF),然后是由11位标识符和远程发送请求位 (RTR)组成的仲裁场。RTR位标明是数据帧还是请求帧,在请求帧中没有数据字节。

    控制场包括标识符扩展位(IDE),指出是标准格式还是扩展格式。它还包括一个保留位 (ro),为将来扩展使用。它的最后四个位用来指明数据场中数据的长度(DLC)。数据场范围为0~8个字节,其后有一个检测数据错误的循环冗余检查(CRC)。

    应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平(逻辑1),这时正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法,发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。

    报文的尾部由帧结束标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位,如果这时没有站进行总线存取,总线将处于空闲状态。

    2、CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议。

    CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

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    CAN-bus总线是应用最广泛的现场总线之一,而很多非常熟练的CAN工程师,面对一条CAN报文到底有多少位的问题时,却不能非常准确地回答。今天我们就从最基本的帧格式来解惑一条CAN报文的到底有多少位。

    CAN报文帧分为几种呢?CAN-bus通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。而数据帧和远程帧又有标准帧和扩展帧两种。其帧类型以及用途如表 1所示:

    表 1 帧类型及用途

    Ø 数据帧

    数据帧从结构上看分为7段,分别为起始段、仲裁段、控制段、数据段、CRC校验段、ACK应答段、帧结束段。如图1:

    图 1 标准数据帧跟扩展数据帧结构图

    · 帧起始段:该段由单个显性位构成,在总线空闲时才允许发送,所有节点必须同步于开始发送的数据帧的起始位;

    · 标准帧仲裁段:标准帧的仲裁段由11位ID码和一个显性位RTR码组成,RTR码为远程帧标识位;

    · 扩展帧仲裁段:扩展帧的仲裁段由29位ID码、一位显性的SRR码、一位隐性的IDE码和一位显性的RTR码组成;

    · 标准帧控制段:标准帧的控制段由单位显性的IDE、保留位r0和4位数据长度代码DLC组成,DLC数据段采用BCD编码;

    · 扩展帧控制段:扩展帧的控制段由两个保留位r1和r0和4位的DLC数据段组成,r1和r0都为显性填充,接收时无论保留位是显性还是隐性都没有影响;

    · 数据段:一个数据段为8个字节;

    · CRC校验段:CRC校验段由15位

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    CAN协议的报文传输主要由下面的4种帧来实现:(今天我就来说说数据帧)数据帧:

    远程帧:

    错误帧:

    过载帧:

    数据帧

    数据帧:结构上由7段组成,其中根据仲裁段ID码长度的不同,分为标准帧(CAN2.0A)和扩展帧(CAN2.0B)。

    数据帧是由:帧起始,仲裁断,控制端,数据段,CRC段,ACK段和帧结束构成。

    数据帧

    帧起始和帧结束

    帧起始:由单个显性位组成,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。

    帧结束:由7个连续的隐形位组成。

    结构图

    仲裁段

    CAN-bus是如何解决多个节点同时发送数据,即总线竞争的问题?该问题由仲裁段给出答案。

    仲裁段

    仲裁机制

    网络上有3个节点都是1(隐性)的时候,总线相与为1(隐性),只要总线上的节点有0,总线就表现成0(显性)。最终的结果就是节点ID越小,优先级越高。

    控制段

    控制段共6位,标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成;

    扩展帧控制段则由IDE、r1、r0和DLC组成

    控制段

    数据段

    一个数据帧传输的数据量为0~8个字节,这种短帧结构使得CAN-bus实时性很高,非常适合汽车和工控应用场合

    数据量小,发送和接收时间短,实时性高,被干扰的概率小,抗干扰能力强。

    数据段

    CRC段

    CAN-bus使用CRC校验进行数据检错,CRC校验值存放于CRC段。 CRC校验段由15位CRC值和1位CRC界定符构成

    CRC段

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  • CAN-bus 总线是应用最广泛的现场总线之,而很多非常熟练的CAN 工程师,面对CAN报文到底有多少位的问题时,却不能非常准确地回答。今天我们就从最基本的格式来解惑条 CAN 报文的到底有多少位。CAN 报文...

    CAN-bus 总线是应用最广泛的现场总线之一,而很多非常熟练的CAN 工程师,面对一条 CAN报文到底有多少位的问题时,却不能非常准确地回答。今天我们就从最基本的帧格式来解惑一条 CAN 报文的到底有多少位。

    CAN 报文帧分为几种呢?CAN-bus 通信帧共分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。而数据帧和远程帧又有标准帧和扩展帧两种。其帧类型以及用途如表 1 所示:

    表 1  帧类型及用途

    Ø数据帧

    数据帧从结构上看分为 7 段,分别为起始段、仲裁段、控制段、数据段、CRC 校验段、ACK 应答段、帧结束段。如图 1:

    图 1  标准数据帧跟扩展数据帧结构图

    l 帧起始段:该段由单个显性位构成,在总线空闲时才允许发送,所有节点必须同步于开始发送的数据帧的起始位;

    l 标准帧仲裁段:标准帧的仲裁段由 11 位 ID 码和一个显性位 RTR 码组成,RTR 码为远程帧标识位;

    l 扩展帧仲裁段:扩展帧的仲裁段由 29 位 ID 码、一位显性的 SRR 码、一位隐性的 IDE 码和一位显性的 RTR 码组成;

    l 标准帧控制段:标准帧的控制段由单位显性的 IDE、保留位 r0 和 4 位数据长度代码 DLC 组成,DLC 数据段采用 BCD 编码;

    l 扩展帧控制段:扩展帧的控制段由两个保留位 r1 和 r0 和 4 位的 DLC 数据段组成,r1 和 r0 都为显性填充,接收时无论保留位是显性还是隐性都没有影响;

    l 数据段:一个数据段为 8 个字节;

    lCRC 校验段:CRC 校验段由 15 位的校验码和 1 个隐性位填充的 CRC 界定符组成,CRC 校验范围为帧起始、仲裁段、控制段和数据段;

    lACK 段:ACK 段由 ACK 码和一个隐性位 ACK 界定符组成,发送节点在 ACK 段发送两个隐性位,接收节点在收到的报文 ACK 前面的帧格式没有错误时,他将发出 ACK 码为显性位的报文。

    l 帧结束段:由 7 个连续的隐性位组成。

    Ø远程帧

    远程帧帧格式跟数据帧类似,也分为标准帧跟扩展帧,但是远程帧属于被请求发送节点发送的报文,而数据帧是发送节点的报文。如图 2,远程帧没有数据帧。

    图 2  标准远程帧和扩展远程帧的结构图

    参照数据帧可了解远程帧的结构,但是两者之间也有不同:

    lSRR 段和 RTR 段:数据帧是显性电平,远程帧是隐性电平;

    l 节点性质:数据帧是发送节点发出的报文格式,远程帧是被请求发送的节点发送的报文格式;

    lCRC 校验范围:数据帧是帧起始、仲裁段、控制段和数据段,而远程帧则是帧起始、仲裁段和控制段。

    了解了数据帧跟远程帧的标准报文格式后,有些人可能会问了,我有时看到的报文为什么跟你的标准格式的位数不一样呢?

    Ø位填充

    CAN-bus 属于异步串行通信,这种通信方式没有时钟线,所以各个收发器的时钟不可能完全一致,时钟不一致就会造成偏差。所以为了解决这个问题,CAN 总线采用同步的方式来校准时钟。CAN-bus 规定信号的跳变沿为同步信号,只要信号发生变化,节点时钟就被同步一次。CAN-bus 还规定同步的最大周期为 5 个位。

    但是问题来了,要是出现连续性的 5 个位甚至更长时间没有边沿跳变(例如数据段全为 0x56),那该如何解决呢?CAN-bus 对这种情况又进行了规范,如果传输的位信号连续 5 个位是相同的,就要插入一个电平相反的位,这个就是 CAN-bus 的“位填充”规则。如图 4。

    图 4  位填充规则

    Ø0x00 和 0x55

    由于位填充规则的存在,所以就存在即使两个帧都是标准数据帧,但发送不同 ID 或者数据段的时候报文时间会不同,图 5 为 1M 波特率下 ID 跟数据都为 0x00 的标准数据帧报文。原本 108 个位的标准数据帧的真实的报文时间为 123us。

    图 5 标准数据帧 0x00 报文

    而 0x55 的标准数据帧报文格式则如图 6:ID 为 555H,数据段为 55H,报文没有出现连续的相同位,所以填充位最少,8 位的数据段位时间为标准的 8us,全报文时间为 108us。

    图 6  标准数据帧 0x55 报文

    下表给出了标准数据帧、扩展数据帧、标准远程帧、扩展远程帧四种帧类型在发送不同 ID 和数据时位时间的差别。

    表 2  不同 ID 和数据位填充位数不一样

    通过 CAN-Scope 总线分析仪的报文接收和示波器,可以将每一帧报文跟波形做一一对应,快速分析总线上的报文时间和波形情况,实现 CAN 总线的快速故障定位和干扰排除。

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