CAN总线数据交换原理

CAN2.0A和CAN2.0B应用两种格式的数据帧。这两种格式的数据帧都由7个段码组成。标准版的ID码为11位，可以识别2048个不同的信息。扩展版的ID码为29位，可以识别5.12×10⁸个不同信息。CAN总线标准版（CAN 2.0A）数据帧格式见表2-1和表2-2。

表2-1 CAN总线标准版（CAN 2.0A）数据帧格式

表2-2 CAN总线标准版（CAN 2.0B）数据帧格式

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CAN总线协议的总线仲裁是按位进行的，需要比较不同节点在同一位数据传输时间内总线请求优先级的高低。因此，最高数据传输速度随总线长度的增加而降低。

CAN总线协议是一种非破坏性的通过竞争来进行总线仲裁的协议。当多个节点同时要求占用总线进行数据传输时，为了防止一个节点破坏另一个节点的数据，CAN总线协议控制器在仲裁段传输过程中，根据标识码的大小对总线进行仲裁，标识码较小的信息具有较高的总线占用优先级。当在一条总线上要传送两种不同格式的信息时，如果这两种不同格式的信息具有相同的基本标识码（BID），那么在进行总线竞争时，标准格式帧的优先级将始终高于扩展格式帧的优先级。

按CAN总线协议传输的数据，都需要一个网络内唯一的标识码来指定信息内容（如发动机转速或冷却液温度）和信息发送的优先级。若某一个节点的CPU要将信息发送给一个或多个节点，则首先应将待发信息及其标识码发送给指定的CAN总线控制器。为此，CPU须首先初始化CAN总线控制器的数据交换功能，然后用CAN总线控制器构建并发送信息。一旦网络中某一节点的CAN总线控制器获得总线控制权，网络中所有其他节点就都成为接收节点。所有正确接收到该信息的节点都要进行信息检验，以确定所收信息是否与本节点有关，然后放弃无关信息，对有关信息进行处理。这种方法使系统构建非常灵活，对每个独立节点来说，都不需要物理目的地址。如果要增加的新节点是纯粹的接收站，则不需要对现有节点的硬软件做任何修改，就能方便地向现有CAN总线网增加新节点。该协议也允许多站同时接收信息（广播式）和分布式过程信息共享，即采用该协议可以传送多个控制器共用的测量信息。对于基于CAN总线的汽车计算机控制系统，所有的控制单元可以共享同一个传感器。