CAN匯流排通信之詳解數據幀(Data Frame)

前面的文章我們對CAN匯流排進行了概括性的介紹，講解了CAN匯流排在汽車通信中的應用，今天這篇文章深入探討CAN匯流排通信——介紹下CAN通信的數據幀（Data Frame）。

CAN匯流排以「幀（Frame）」形式進行通信。「數據幀（Data Frame）」，顧名思義，是用來傳輸數據的。CAN匯流排的數據幀有標準格式（Standard Format）和擴展格式（Extended Format）的區分，標準幀的格式如下圖：

數據幀可以分為七段：

1）幀起始(Start Of Frame-SOF)： 1bit，顯性信號，表示數據幀（或遠程幀）的開始。

2）仲裁段(Arbitration Field)：包括兩部分：標識符位（Identifier field-ID）和遠程發送請求位（Remote Transfer Request-RTR）。

• 標識符位，是一個功能性的地址（Functional address），CAN接收器通過標識符來過濾數據幀。標準格式的數據幀的標識符（CAN-ID）長度為11位（11 bits），ID10~ID0，ID10為最高權重位（MSB），ID0為最低權重位（LSB），按照ID10~ID0的順序進行傳輸。CAN協議還規定：前7位最高權重位（ID10~ID4）不能都為「隱性」信號。

• 遠程發送請求位，簡稱「RTR」，1 bit。雖然這個位的名字很長，但它的功能很簡單，用於區分該幀是數據幀還是遠程幀：「顯性信號（0）」代表數據幀（Data Frame）；「隱性信號（1）」代表遠程幀（Remote Frame）。

3）控制段（Control Field）：包括6個位（6 bits），分別是擴展標識符位（Identifier Extension bit-IDE，1 bit）；保留位0（Reseved bit0-r0，1 bit）;數據長度編碼位（Data Length Code-DLC，4 bits），如下圖：

• 擴展標識符位（IDE），用來表示該幀是標準格式還是擴展格式；

• 保留位0（r0），保留，以後使用；

• 數據長度編碼位（DLC），4位（4 bits），包括DLC3~DLC0，表示該幀實際發送的數據的長度（以位元組為單位）；DLC的編碼規則如下：

其中「d」表示顯性信號；「r」表示隱性信號；

4） 數據段（Data Field）：發送數據的內容，最多8個位元組。數據段與DLC的對應關係如下圖：

5）循環校驗段（CRC Field）：包括循環校驗序列（CRC Sequence）和界定符（Delimiter，DEL）：

• 循環校驗序列（CRC Sequence），15 bits，用於校驗傳輸是否正確；

• 界定符（DEL），1 bit，隱性信號，表示循環校驗序列的結束；

6） 確認段（ACK Field）：包括確認位（ACK SLOT）和界定符（Delimiter，DEL），表示確認是否正常接收。

• 確認位（ACK），1 bit，節點收到正確的CRC序列時，發送端的ACK位被置位；

• 界定符（DEL），1 bit，隱性信號；

7） 幀結束（End of Frame-EOF）：7位（7 bits），隱性信號，表示幀的結束。

以上是標準格式的數據幀，下面來看看擴展格式與標準格式有哪些不同，先看看下面這張圖：

仲裁段與控制段有所不同：

1）仲裁段(Arbitration Field)：擴展格式的仲裁段包括五個部分：

• 基本標識符位（Base identifier-Base ID），11 bits，與標準格式的標識符相同；

• 替代遠程請求位（Substitute Remote Request Bit，SRR），1 bit，隱性信號；

• 擴展位（Identifier Extension bit，IDE），1 bit，標識擴展幀還是標準幀；

• 擴展標識ID位（Extended Identifier， Extended ID）,18 bits，存放擴展標識ID；

• 遠程發送請求位（Remote Transmission Request，RTR），1 bit，數據幀中為顯性信號，遠程幀中為隱性信號；

2）控制段（Control Field）：6 bits，與標準幀不同的是：用保留1（r1）取代了標準幀的IDE，r0和DLC是一樣的；也就是說，擴展幀有兩個保留位r1 和r0，這兩個保留位均需要發送顯性信號；

好了，關於CAN匯流排通信的數據幀就先介紹到這裡了，相關參考文章：

為什麼汽車電控單元間會選擇使用CAN匯流排進行通信？

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