CAN总线通信之详解数据帧(Data Frame)

前面的文章我们对CAN总线进行了概括性的介绍，讲解了CAN总线在汽车通信中的应用，今天这篇文章深入探讨CAN总线通信——介绍下CAN通信的数据帧（Data Frame）。

CAN总线以“帧（Frame）”形式进行通信。“数据帧（Data Frame）”，顾名思义，是用来传输数据的。CAN总线的数据帧有标准格式（Standard Format）和扩展格式（Extended Format）的区分，标准帧的格式如下图：

数据帧可以分为七段：

1）帧起始(Start Of Frame-SOF)： 1bit，显性信号，表示数据帧（或远程帧）的开始。

2）仲裁段(Arbitration Field)：包括两部分：标识符位（Identifier field-ID）和远程发送请求位（Remote Transfer Request-RTR）。

• 标识符位，是一个功能性的地址（Functional address），CAN接收器通过标识符来过滤数据帧。标准格式的数据帧的标识符（CAN-ID）长度为11位（11 bits），ID10~ID0，ID10为最高权重位（MSB），ID0为最低权重位（LSB），按照ID10~ID0的顺序进行传输。CAN协议还规定：前7位最高权重位（ID10~ID4）不能都为“隐性”信号。

• 远程发送请求位，简称“RTR”，1 bit。虽然这个位的名字很长，但它的功能很简单，用于区分该帧是数据帧还是远程帧：“显性信号（0）”代表数据帧（Data Frame）；“隐性信号（1）”代表远程帧（Remote Frame）。

3）控制段（Control Field）：包括6个位（6 bits），分别是扩展标识符位（Identifier Extension bit-IDE，1 bit）；保留位0（Reseved bit0-r0，1 bit）;数据长度编码位（Data Length Code-DLC，4 bits），如下图：

• 扩展标识符位（IDE），用来表示该帧是标准格式还是扩展格式；

• 保留位0（r0），保留，以后使用；

• 数据长度编码位（DLC），4位（4 bits），包括DLC3~DLC0，表示该帧实际发送的数据的长度（以字节为单位）；DLC的编码规则如下：

   

其中“d”表示显性信号；“r”表示隐性信号；

4） 数据段（Data Field）：发送数据的内容，最多8个字节。数据段与DLC的对应关系如下图：

5）循环校验段（CRC Field）：包括循环校验序列（CRC Sequence）和界定符（Delimiter，DEL）：

• 循环校验序列（CRC Sequence），15 bits，用于校验传输是否正确；

• 界定符（DEL），1 bit，隐性信号，表示循环校验序列的结束；

6） 确认段（ACK Field）：包括确认位（ACK SLOT）和界定符（Delimiter，DEL），表示确认是否正常接收。

• 确认位（ACK），1 bit，节点收到正确的CRC序列时，发送端的ACK位被置位；

• 界定符（DEL），1 bit，隐性信号；

7） 帧结束（End of Frame-EOF）：7位（7 bits），隐性信号，表示帧的结束。

以上是标准格式的数据帧，下面来看看扩展格式与标准格式有哪些不同，先看看下面这张图：

仲裁段与控制段有所不同：

1）仲裁段(Arbitration Field)：扩展格式的仲裁段包括五个部分：

• 基本标识符位（Base identifier-Base ID），11 bits，与标准格式的标识符相同；

• 替代远程请求位（Substitute Remote Request Bit，SRR），1 bit，隐性信号；

• 扩展位（Identifier Extension bit，IDE），1 bit，标识扩展帧还是标准帧；

• 扩展标识ID位（Extended Identifier， Extended ID）,18 bits，存放扩展标识ID；

• 远程发送请求位（Remote Transmission Request，RTR），1 bit，数据帧中为显性信号，远程帧中为隐性信号；

2）控制段（Control Field）：6 bits，与标准帧不同的是：用保留1（r1）取代了标准帧的IDE，r0和DLC是一样的；也就是说，扩展帧有两个保留位r1 和r0，这两个保留位均需要发送显性信号；

好了，关于CAN总线通信的数据帧就先介绍到这里了，相关参考文章：

为什么汽车电控单元间会选择使用CAN总线进行通信？

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