1、瑞薩科技Rev.1.00：2006 年 2 月 20 日應用手冊CAN 入門書1.概要本資料是面向 CAN 總線初學者的 CAN 入門書。對 CAN 是什么、CAN 的特征、標準規格下的位置分布等、CAN 的概要及 CAN 的協議進行了說明。2.使用注意事項本資料對博世（CH）公司所CAN 概要及協議進行了歸納，可作為實際應用中的參考資料。對于具有 CAN 功能的產品不承擔任何責任。目錄1.概要12.使用注意事項CAN 是什么？2CAN 的應用示例3 總線拓撲圖44.CAN 的特點錯誤6錯誤狀態的種類6錯誤計數值86.CAN 協議的基本概念7.3CAN 協議及標準規格12ISO 標準化的 CA

2、N 協議12ISO11898 和 ISO11519-2 的不同點13CAN 和標準規格8.9CAN 協議18幀的種類18數據幀21幀28錯誤幀30過載幀31幀間隔32優先級的決定33位填充36錯誤的種類378.10 錯誤幀的輸出39位時序40取得同步的方法42硬件同步43再同步44調整同步的規則452006.02應用手冊3.CAN 是什么？CAN 是 Controller Area Network 的縮寫（以下稱為 CAN），是 ISO*1 國際標準化的串行通信協議。在當前的汽車產業中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統被開發了出來。由于這些系統之間通信

3、所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線的情況很多，線束的數量也隨之增加。為適應“減少線束的數量”、“通過多個 LAN，進行大量數據的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發出面向汽車的 CAN 通信協議。此后，CAN 通過 ISO11898 及 ISO11519 進行了標準化，現在在歐洲已是汽車網絡的標準協議?，F在，CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面。圖 1 是車載網絡的構想示意圖。CAN 等通信協議的開發，使多種 LAN 通過網關進行得以實現。圖 1. 車載網絡構想【注】*1ISO:ernationalaniz

4、ation for Standardization (國際標準化組織)*2FlexRayTM 為戴姆勒克萊斯勒公司商標。馬達馬達馬達開關 開關安全部傳感器乘客檢測空調子網車門CANLIN 2.419.2kbps125 kbps自適應門子網白線檢測前燈儀表板鎖車身部管 Safe- by-Wire自適應氣囊控制(150kbps)巡航前大燈 窗電動 組合燈網關發胎壓ITS部CAN傳動部CAN500kbps125kbps發轉向制動子網FlexRay*2(5Mbps)自動變底盤部速箱CAN500kbps故障部 CAN （規格）工具信息部MD/CD 音交通信 電子防碟盒息導航 盜系統MOST1394應用手

5、冊3.1CAN 的應用示例圖 2 為 CAN 的應用示例圖 2.CAN 的應用示例2006.02Page 3 of 48Climate ControlRoofMotor control Rain sensorCenter unit SunroofClusterCluster controlWiper controlWinker controlCar audioLight controlColumn switchAutomobile phoneDoorEngine Side mirrorDoor lockSensorSeater windowDoor switchMotor controlPas

6、senger detection: CAN bus: 500kbps: CAN bus: 125kbpsSwitch control: LIN bus: 19.2kbps/9.6kbps: CAN unit / Laster units: CAN unit / Laster units: LIN slave unit應用手冊3.2總線拓撲圖CAN 控制器根據兩根線上的電位差來判斷總線電平?？偩€電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一。發送方通過使總線電平發生變化，將消息發送給接收方。圖 3 是 CAN 的連接示意圖圖 3. CAN 連接圖2006.02Page 4 of 48收發器CAN HR

7、xDTxD CAN LCPUC CAN r收ontrolleCAN125kbps發器CAN HRxDTxD CAN LDDMPDMABSSASETMECMCAN500kbps應用手冊4.CAN 的特點CAN 協議具有以下特點。(1) 多主控制在總線空閑時，所有的單元都可開始發送消息（多主控制）。最先總線的單元可獲得發送權（CSMA/CA 方式*1）。多個單元同時開始發送時，發送高優先級 ID 消息的單元可獲得發送權。(2)消息的發送在 CAN 協議中，所有的消息都以固定的格式發送?？偩€空閑時，所有與總線相連的單元都可以開始發送新消息。兩個以上的單元同時開始發送消息時，根據標識符（Identif

8、ier 以下稱為 ID）決定優先級。ID 并不是表示發送的目的地址，而是表示總線的消息的優先級。兩個以上的單元同時開始發送消息時，對各消息 ID 的每個位進行逐個仲裁比較。仲裁獲勝（被判定為優先級最高）的單元可繼續發送消息，仲裁失利的單元則立刻停止發送而進行接收工作。(3)系統的柔軟性與總線相連的單元沒有類似于“地址”的信息。因此在總線上增加單元時，連接在總線上的其它單元的軟硬件及應用層都不需要改變。(4)通信速度根據整個網絡的規模，可設定適合的通信速度。在同一網絡中，所有單元必須設定成的通信速度。即使有一個單元的通信速度與其它的不一樣，此單元也會輸出錯誤信號，妨礙整個網絡的通信。不同網絡間則

9、可以有不同的通信速度。(5)數據請求可通過發送“幀” 請求其他單元發送數據。(6)錯誤檢測功能錯誤通知功能錯誤恢復功能所有的單元都可以檢測錯誤（錯誤檢測功能）。檢測出錯誤的單元會立即同時通知其他所有單元（錯誤通知功能）。正在發送消息的單元一旦檢測出錯誤，會強制結束當前的發送。強制結束發送的單元會不斷反復地重新發送此消息直到成功發送為止（錯誤恢復功能）。(7)故障封閉CAN 可以判斷出錯誤的類型是總線上暫時的數據錯誤（如外部噪聲等）還是持續的數據錯誤（如單元內部故障、驅動器故障、斷線等）。由此功能，當總線上發生持續數據錯誤時，可將引起此故障的單元從總線上出去。(8)連接CAN 總線是可同時連接多

10、個單元的總線?？蛇B接的單元總數理論上是沒有限制的。但實際上可連接的單元數受總線上的時間延遲及電氣負載的限制。降低通信速度，可連接的單元數增加；提高通信速度，則可連接的單元數減少?！咀ⅰ?1CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Acs / ColliAvoidance2006.02Page 5 of 48應用手冊5.錯誤5.1錯誤狀態的種類單元始終處于 3 種狀態之一。(1) 主動錯誤狀態主動錯誤狀態是可以正常參加總線通信的狀態。處于主動錯誤狀態的單元檢測出錯誤時，輸出主動錯誤標志。(2)錯誤狀態錯誤狀態是易引起錯誤的狀態。處于處于錯誤狀態的單元雖能參加總線通信，但為不

11、妨礙其它單元通收時不能積極地發送錯誤通知。錯誤狀態的單元即使檢測出錯誤，而其它處于主動錯誤狀態的單元如果沒發現錯誤，整個總線也被認為是沒有錯誤的。處于錯誤狀態的單元檢測出錯誤時，輸出錯誤標志。另外，處于錯誤狀態的單元在發送結束后不能馬上再次開始發送。在開始下次發送前，在間隔幀期間內必須“延遲傳送”(8 個位的隱性位)。(3)總線關閉態總線關閉態是不能參加總線上通信的狀態。信息的接收和發送均被。這些狀態依靠發送錯誤計數和接收錯誤計數來管理，根據計數值決定進入何種狀態。錯誤狀態和計數值的關系如表 1 及圖 4 所示。表 1.錯誤狀態和計數值2006.02Page 6 of 48單元錯誤狀態發送錯誤

12、計數值（TEC）接收錯誤計數值（REC）主動錯誤狀態0127且0127錯誤狀態128255或128255總線關閉態256應用手冊圖 4.單元的錯誤狀態2006.02Page 7 of 48初始狀態主動錯誤狀態TEC127在總線上檢測到128次連或REC127TEC127續的11個位的隱性位且REC127錯誤狀態總線關閉態TEC255TEC : 發送錯誤計數值REC : 接收錯誤計數值應用手冊5.2錯誤計數值發送錯誤計數值和接收錯誤計數值根據一定的條件發生變化。錯誤計數值的變動條件如表 2 所示。一次數據的接收和發送可能同時滿足多個條件。錯誤計數器在錯誤標志的第一個位出現的時間點上開始計數。表

13、2.錯誤計數值的變動條件2006.02Page 8 of 48接受和發送錯誤計數值的變動條件發送錯誤計數值(TEC)接收錯誤計數值(REC)1接收單元檢測出錯誤時。例外：接收單元在發送錯誤標志或過載標志中檢測出“位錯誤”時，接收錯誤計數值不增加。12接收單元在發送完錯誤標志后檢測到的第一個位為顯性電平時。83發送單元在輸出錯誤標志時。+84發送單元在發送主動錯誤標志或過載標志時，檢測出位錯誤。+85接收單元在發送主動錯誤標志或過載標志時，檢測出位錯誤。86各單元從主動錯誤標志、過載標志的最開始檢測出連續 14個位的顯性位時。之后，每檢測出連續的 8 個位的顯性位時。發送時+8接收時87檢測出在

14、錯誤標志后追加的連續 8 個位的顯性位時。發送時8接收時88發送單元正常發送數據結束時（返回 ACK 且到幀結束也未檢測出錯誤時）。1TEC=0 時09接收單元正常接收數據結束時（到 CRC 未檢測出錯誤且正常返回 ACK 時）。1REC127 時-1 REC=0 時0 REC127 時設 REC12710處于總線關閉態的單元，檢測到 128 次連續 11 個位的隱性位。TEC0REC=0應用手冊6.CAN 協議的基本概念CAN 協議如表 3 所示涵蓋了 ISO 規定的 OSI*1 基本參照模型中的傳輸層、數據鏈路層及物理層。CAN 協議中關于 ISO/OSI 基本參照模型中的傳輸層、數據鏈路

15、層及物理層，具體有哪些定義如圖 5 所示。表 3.ISO/OSI 基本參照模型【注】 *1 OSI：Open Systemserconnection （開放式系統間互聯）2006.02Page 9 of 48ISO/OSI 基本參照模型各層定義的主要項目軟件控制7 層：應用層由實際應用程序提供可利用的服務。6 層：表示層進行數據表現形式的轉換。如：文字設定、數據壓縮、加密等的控制5 層：會話層為建立會話式的通信，控制數據正確地接收和發送。4 層：傳輸層控制數據傳輸的順序、傳送錯誤的恢復等，保證通信的品質。如：錯誤修正、再傳輸控制。3 層：網絡層進行數據傳送的路由選擇或中繼。如：單元間的、地址管

16、理。硬件控制2 層：數據鏈路層將物理層收到的信號（位序列）組成有意義的數據，提供傳輸錯誤控制等數據傳輸控制流程。如：的方法、數據的形式。通信方式、連接控制方式、同步方式、檢錯方式。應答方式、通信方式、包（幀）的。位的調制方式（包括位時序條件）。1 層：物理層規定了通信時使用的電纜、連接器等的、電氣信號規格等，以實現設備間的信號傳送。如：信號電平、收發器、電纜、連接器等的形態。CAN 入門書圖 5. ISO/OSI 基本參照模型和 CAN 協議【注】*1LLC : Logical Link Control （邏輯鏈路控制)*2MAC : Medium Acs Control （媒介控制）2006

17、.02Page 10 of 48OSI基本參照模型在各層中CAN定義事項層定義事項功能4層再發送控制再嘗試2層 (LLC)2層 (MAC)1層接收消息的選擇（可接收消息的過濾）可點到點連接、廣播、組播。過載通知通知接收準備尚未完成錯誤恢復功能再次發送消息的幀化有數據幀、幀、錯誤幀、過載幀4種幀類型。連接控制方式競爭方式（支持多點傳送）數據時的仲裁根據仲裁，優先級高的ID可繼續被發送故障擴散抑制功能自動判別暫時錯誤和持續錯誤，排除故障節點。錯誤通知CRC錯誤、填充位錯誤、位錯誤、ACK錯誤、格式錯誤。錯誤檢測所有單元都可隨時檢測錯誤應答方式ACK、NACK兩種通信方式 位編碼方式半雙工通信NRZ

18、方式編碼，6個位的填充位。位時序位時序、位的采樣數（用戶選擇）同步方式根據同步段(SS)實現同步（并具有再同步功能）7.應用層6.表示層5.會話層4.傳輸層3.網絡層2.數據鏈路層LLC*1 MAC*21.物理層應用手冊數據鏈路層分為 MAC 子層和 LLC 子層，MAC 子層是 CAN 協議的部分。數據鏈路層的功能是將物理層收到的信號組織成有意義的消息，并提供傳送錯誤控制等傳輸控制的流程。具體地說，就是消息的幀化、仲裁、應答、錯誤的檢測或。數據鏈路層的功能通常在 CAN 控制器的硬件中執行。在物理層定義了信號實際的發送方式、位時序、位的編碼方式及同步的步驟。但具體地說，信號電平、通信 速度、

19、采樣點、驅動器和總線的電氣特性、連接器的形態等均未定義*1。這些必須由用戶根據系統需求自行確定?！咀ⅰ?1驅動器及總線的電氣特性等在博世公司的 CAN 規格書中沒有定義。但在 CAN 的 ISO 標準（ISO11898、ISO11519-2 等）中分別定義了總線及驅動器的電氣特性等。2006.02Page 11 of 48應用手冊7.CAN 協議及標準規格7.1ISO 標準化的 CAN 協議CAN 協議經 ISO 標準化后有 ISO11898 標準和 ISO11519-2 標準兩種。ISO11898 和 ISO11519-2 標準對于數據鏈路層的定義相同，但物理層不同。關于 ISO11898I

20、SO11898 是通信速度為 125kbps-1Mbps 的 CAN 高速通信標準。目前，ISO11898 追加約后，成為 ISO11898-1 新標準。關于 ISO11519ISO11519 是通信速度為 125kbps 以下的 CAN 低速通信標準。ISO11519-2 是 ISO11519-1 追加約后的版本。圖 6 表示 CAN 協議和 ISO11898 及 ISO11519-2 標準的范圍。圖 6.ISO 標準化的 CAN 協議2006.02Page 12 of 48應用層表示層會話層 ISO 未對此部分進行標準化。CAN的再發送控制功能未在傳輸層ISO11898/11519 - 2

21、 中標準化。網絡層數據鏈路層及物理層的一部分在ISO中進行了標準化。對于數據鏈路層，ISO11898和ISO11592-2定義的內容相同。對于物理層，ISO11898和ISO11519-2定義的內容不同。CAN 協議定義的部分CAN 協議中ISO11898/11519 -2定義標準化的部分數據鏈路層ISO11898/ISO11519 - 2 相同物理層ISO11898/ISO11519- 2不同應用手冊7.2ISO11898 和 ISO11519-2 的不同點(1) 物理層的不同點如圖 6 所示，ISO11898 和 ISO11519-2 在 CAN 協議中物理層的標準有所不同。CAN 協議的

22、物理層如圖 7 所示，定義了三個子層，ISO11898 和 ISO11519-2 在物理層中的 PMA 層和 MDI 層有所不同。圖 7. 物理層【注】*1*2*3PLS: Physical Signaling Sublayer （物理信號子層）PMA: Physical Medium Atta MDI: Medium Dependentent （物理介質連接）erface （介質相關接口）2006.02Page 13 of 48應用層表示層ISO 未對此部分標準化會話層CAN 的再發送控制功能未在傳輸層ISO11898/11519- 2中標準化網絡層數據鏈路層及物理層的一部分在數據鏈路層IS

23、O中進行了標準化。物理層: PLS 層*1ISO11898和11519-2對物理層的PMA： PMA 層*2層及MDI層中定義內容不相同。： MDI 層*3物理層CAN協議對物理層中的驅動器、收發器、連接器、電纜等的形態沒有規定。CAN 協議定義的部分CAN 協議中 ISO11898/11519-2 標準化的部分應用手冊在物理層（PMA 層、MDI 層），ISO11898 和 ISO11519-2 的主要不同點如表 4 所示表 4.ISO11898 和 11519-2 物理層的主要不同點【注】 *1 通信速度通信速度根據系統設定。*2 總線長度總線的長度根據系統設定。通信速度和最大總線長度的關

24、系如圖 8 所示。2006.02Page 14 of 48物理層ISO 11898(High speed)ISO 11519-2(Low speed)通信速度*1最高 1Mbps最高 125kbps總線最大長度*240m/1Mbps1km/40kbps連接單元數最大 30最大 20總線拓撲*3隱性顯性隱性顯性MinNomMax.Min.NomMax.MinNom.Max.Min.Nom. Max.CAN_High (V)2.002.503.002.753.502.002.503.000.501.504.501.601.751.903.854.005.0053.400.001.001.15CAN

25、_Low (V)電位差(H-L)(V)-0.500.051.52.03.0-0.3-1.5-0.33.00-雙絞線 （/非）閉環總線阻抗(Z)：120 (Min.85 Max.130)總線電阻率(r)：70m/m總線延遲時間：5ns/m終端電阻：120 (Min.85 Max.130)雙絞線 （/非）開環總線阻抗()：120 (Min.85 Max.130)總線電阻率()：90m/m總線延遲時間：5ns/m終端電阻：2.20k (.09k Max.2.31k)CAN_L 與 GND 間靜電容量 30pF/m CAN_H 與 GND 間靜電容量 30pF/mCAN_L 與 GND 間靜電容量 3

26、0pF/m應用手冊圖 8. 通信速度和最大總線長度*3 總線拓撲CAN 收發器根據兩根總線（CAN_High 和 CAN_Low）的電位差來判斷總線電平?？偩€電平分為顯性電平和隱性電平兩種。總線必須處于兩種電平之一?？偩€上執行邏輯上的線“與”時，顯性電平為“0”，隱性電平為“1”。物理層的特征如圖 9 所示。2006.02Page 15 of 48總線長度m10040010k 40k100k1000M通信速度bps應用手冊圖 9. ISO11898、ISO11519-2 的物理層特征(2) 驅動 IC 的選擇ISO11898 與 ISO11519-2 的物理層的規格不同，每種規格需要有專門的驅

27、動 IC 與之相對應。ISO11898 及ISO11519-2 所對應的主要的驅動 IC 如表 5 所示。表5.ISO11898 及 ISO11519-2 所對應的驅動IC2006.02Page 16 of 48驅動 ICISO11898ISO11519-2HA13721RPJE(RENESAS)PCA82C250(Philips) Si9200(Siliconix)CF15(ch)PCA82C252(Philips) TJA1053(Philips) SN65LBC032(Texas Instruments)【 ISO11898（125K1Mbps）】【 ISO11519 -2（10k125

28、kbps）】單元 1單元 nCAN_High2.2kCAN Bus LineCAN_Low“1”邏輯值“0”V5CAN_High 4CAN_Low32CAN總線的物理信號10隱性顯性隱性單元1單元nCAN_High120CAN Bus Line120CAN_Low“1”邏輯值V “0”5CAN_High4CAN_Low 32CAN總線的物理信號10隱性顯性隱性應用手冊7.3CAN 和標準規格不僅是 ISO，SAE*1 等其它的組織、團體、企業也對 CAN 協議進行了標準化?；?CAN 的各種標準規格如表 6 所示，如圖 10 所示，面向汽車的通信協議以通信速度為準進行了分類。表 6.CAN

29、協議和標準規格圖 10. 通信協議分類【注】*1SAE: Society of Automotive Engineers*2Class: SAE 的分類名稱2006.02Page 17 of 48電通信光通信Class*2通信速度用途協議Class A10kbps（車身系統）燈光類、電動窗、門鎖、電動椅、 門鎖等各汽車廠商自有低速CAN (125kbps)協議LINClass B10kbps125kbps( 狀態信息系統)電子儀表、駕駛信息、自動空調、故障高速CAN (125kbps1Mbps)J1850VANClass C125kbps1Mbps（實時控制系統）發 控制、變速器控制、剎車控制

30、、懸掛控制、ABS等Safe-by-WireClass D5Mbps( 多)D2B OpticalMOSTIEEE1394名稱波特率規格適用領域SAE J1939-11250k雙線式、雙絞線卡車、大客車SAE J1939-12250k雙線式、雙絞線、12V供電農用機械SAE J2284500k雙線式、雙絞線（非）汽車（高速：動力、傳動系統）SAE J2411133.3k、83.3k單線式汽車（低速：車身系統）NMEA-200062.5k、125k、250k、500k、1M雙線式、雙絞線供電船舶DeviceNet125k、250k、500k雙線式、雙絞線24V 供電工業設備CANopen10k、

31、20k、50k、125k、250k、500k、800k、1M雙線式、雙絞線可選（、供電）工業設備SDS125k、250k、500k、1M雙線式、雙絞線可選（供電）工業設備應用手冊8.CAN 協議8.1幀的種類通信是通過以下 5 種類型的幀進行的。數據幀幀錯誤幀過載幀幀間隔另外，數據幀和幀有標準格式和擴展格式兩種格式。標準格式有 11 個位的標識符（Identifier:以下稱 ID），擴展格式有 29 個位的 ID。各種幀的用途如表 7 所示，各種幀的如圖 11圖 15 所示。表 7.幀的種類及用途2006.02Page 18 of 48幀幀用途數據幀用于發送單元向接收單元傳送數據的幀。幀用于

32、接收單元向具有相同 ID 的發送單元請求數據的幀。錯誤幀用于當檢測出錯誤時向其它單元通知錯誤的幀。過載幀用于接收單元通知其尚未做好接收準備的幀。幀間隔用于將數據幀及幀與前面的幀分離開來的幀。應用手冊圖 11.數據幀的圖 12.幀的2006.02Page 19 of 48幀起始仲裁段控制段CRC段ACK段幀結束CRCRTR界定符ACK槽(ACK Slot)標準格式DEACKSOFr0界定符Identif ier (ID)DLCCRC SequenceEOF1111 1 14151 1 17擴展格式SRRr1IDEr0Identif ier ( D)Identifier ( D)RTRDLC與標準

33、格式相同111 1181 1 14發送位ACK位槽DD/RR接收位RD幀起始仲裁段控制段數據段CRC段ACK段幀結束CRCRTR界定符 ACK槽(ACK Slot )DEACK標準格式 SOFr0界定符Identif ier (ID)DLCDataCRC SequenceEOF1111 1 140-64151 1SRR擴展格式DEr1 r0Identif ier (ID)Identif ier (ID)RTRDLC4與標準格式相同發送位DD/RRACK位槽接收位RD應用手冊圖 13.錯誤幀圖 14.過載幀圖 15.幀間隔2006.02Page 20 of 48間隔總線空閑30 DR間隔延遲傳送

34、總線空閑380 過載標志過載界定符68過載標志的部分DR錯誤標志錯誤界定符8606錯誤標志的部分R:錯誤標志RD: 主動錯誤標志應用手冊8.2數據幀數據幀由 7 個段。數據幀的如圖 16 所示。(1) 幀起始表示數據幀開始的段。(2) 仲裁段表示該幀優先級的段?？刂贫伪硎緮祿淖止潝导氨Ａ粑坏亩?。數據段數據的內容，可發送 08 個字節的數據。CRC 段檢查幀的傳輸錯誤的段。(6) ACK 段表示確認正常接收的段。(7) 幀結束表示數據幀結束的段。下面對幀的進行說明。圖 16.數據幀的2006.02Page 21 of 48CRCRTR界定符 ACK槽(ACK Slot)IDEACK標準格式SO

35、Fr0界定符Identify (ID)DLCDataCRC SequenceEOF1111 1 140-64151 1SRR擴展格式IDEr1 r0Identify (ID)Id entify ( D)RTRDLC4與標準格式相同ACK位槽發送位DD/RR接收位RD幀起始仲裁段控制段數據段CRC段ACK段幀結束應用手冊(1) 幀起始（標準、擴展格式相同）表示幀開始的段。1 個位的顯性位。圖 17. 數據幀（幀起始）顯性電平和隱性電平總線上的電平有顯性電平和隱性電平兩種。總線上執行邏輯上的線“與”時，顯性電平的邏輯值為“0”，隱性電平為“1”。“顯性”具有“優先”的意味，只要有一個單元輸出顯性電

36、平，總線上即為顯性電平。并且，“隱性”具有“包容”的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。（顯性電平比隱性電平更強。）2006.02Page 22 of 48SOFACK仲裁段控制段數據段CRC段段EOFD應用手冊(2) 仲裁段表示數據的優先級的段。標準格式和擴展格式在此的有所不同。圖 18. 數據幀（仲裁段）【注】*1ID標準格式的 ID 有 11 個位。從 ID28 到 ID18 被依次發送。高 7 位都為隱性。（設定：ID=1111111X）擴展格式的 ID 有 29 個位?；?ID 從 ID28 到 ID18，擴展 ID 由 ID17 到 ID0 表示?；?ID

37、和標準格式的 ID 相同。高 7 位都為隱性。（設定：基本 ID=1111111X）2006.02Page 23 of 48標準格式基本 D*1RTRSACKO111控制段數據段CRC段段EOFF擴展格式SRRDE基本 D* 1擴展 D* 1RTR111 1181DD/RR應用手冊(3) 控制段控制段由 6 個位，表示數據段的字節數。標準格式和擴展格式的有所不同。圖 19. 數據幀（控制段）【注】*1保留位（r0、r1）保留位必須全部以顯性電平發送。但接收方可以接收顯性、隱性及其任意組合的電平。數據長度碼（DLC）數據長度碼與數據的字節數的對應關系如表 8 所示。*2數據的字節數必須為 08

38、字節。但接收DLC = 915 的情況并不視為錯誤。表 8.數據長度碼和字節數的關系“D”：顯性電平“R”：隱性電平2006.02Page 24 of 48數據字節數數據長度碼DLC3DLC2DLC1DLC00DDDD1DDDR2DDRD3DDRR4DRDD5DRDR6DRRD7DRRR8RDDD標準格式DE DLCSr0ACKO仲裁段數據段CRC 段EOFF1 14段保留位*1*2 擴展格式數據長度碼r1 r0 DLCSACKO仲裁段1 14數據段CRC 段段EOFF保留位*1數據長度碼*2DD/RR應用手冊(4) 數據段（標準、擴展格式相同）數據段可包含 08 個字節的數據。從 MSB（最

39、）開始輸出。圖 20. 數據幀（數據段）(5) CRC 段（標準/擴展格式相同）CRC 段是檢查幀傳輸錯誤的幀。由 15 個位的 CRC 順序*1 和 1 個位的 CRC 界定符（用于分隔的位）。圖 21. 數據幀（CRC 段）【注】*1CRC 順序CRC 順序是根據多項式生成的 CRC 值，CRC 的計算范圍包括幀起始、仲裁段、控制段、數據段。接收同樣的算法計算 CRC 值并進行比較，不一致時會通報錯誤。2006.02Page 25 of 48CRC界定符標準/擴展格式相同CRCSO仲裁段控制段數據段151 ACKEOF F段D/RR標準/擴展格式相同數據SO仲裁段控制段CRC 段ACKEO

40、F F0-64段D/R應用手冊(6) ACK 段ACK 段用來確認是否正常接收。由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 個位。圖 22. 數據幀（ACK 段）【注】*1發送單元的 ACK 段發送單元在 ACK 段發送 2 個位的隱性位。*2接收單元的 ACK 段接收到正確消息的單元在 ACK 槽(ACK Slot)發送顯性位，通知發送單元正常接收結束。這稱作“發送 ACK”或者“返回 ACK”。發送 ACK發送 ACK 的是在既不處于總線關閉態也不處于休眠態的所有接收單元中，接收到正常消息的單元（發送單元不發送 ACK）。所謂正常消息是指不含填充錯誤、格式錯誤、CRC 錯誤的

41、消息。2006.02Page 26 of 48ACK槽(ACK Slot )ACK標準/擴展格式相同界定符SO仲裁段控制段數據段CRC 段EOF F發送位* 1ACK 槽(ACK Slot )DR接收位*210應用手冊(7) 幀結束幀結束是表示該該幀的結束的段。由 7 個位的隱性位。圖 23.數據幀（幀結束）2006.02Page 27 of 48標準、/擴展格式相同EOFSACKO仲裁段控制段數據段CRC 段段FR應用手冊8.3幀接收單元向發送單元請求發送數據所用的幀。幀由 6 個段組成。幀沒有數據幀的數據段。幀的如圖 24 所示。(1) 幀起始（SOF）表示幀開始的段。仲裁段表示該幀優先級

42、的段?？烧埱缶哂邢嗤?ID 的數據幀?？刂贫伪硎緮祿淖止潝导氨Ａ粑坏亩巍RC 段檢查幀的傳輸錯誤的段。(5) ACK 段表示確認正常接收的段。(6) 幀結束表示幀結束的段。圖 24.幀的2006.02Page 28 of 48幀起ACK始仲裁段控制段CRC段段幀結束CRCRTRACK槽(ACK Slot)標準格式DE界定符ACKSOFr0界定符Identif ier ( D)DLCCRC SequenceEOF1111 1擴展格式SRRRTRr1 r0 DEIdentifier ( D)Identif ier (ID)DLC與標準格式相同1181 1 14發送位*1DD/RR ACK 槽(

43、ACK Slot)接收位*2RD應用手冊幀和數據幀數據幀和幀的不同幀的 RTR 位為隱性位，沒有數據段。沒有數據段的數據幀和幀可通過 RTR 位區別開來。幀沒有數據段，數據長度碼該如何表示？幀的數據長度碼以所請求數據幀的數據長度碼表示。沒有數據段的數據幀有何用途？例如，可用于各單元的定期連接確認/應答、或仲裁段本身帶有實質性信息的情況下。2006.02Page 29 of 48應用手冊8.4錯誤幀用于在接收和發送消息時檢測出錯誤通知錯誤的幀。錯誤幀由錯誤標志和錯誤界定符錯誤幀的如圖 25 所示。(1) 錯誤標志。錯誤標志包括主動錯誤標志和錯誤標志兩種。主動錯誤標志：6 個位的顯性位。錯誤標志：

44、6 個位的隱性位。(2) 錯誤界定符錯誤界定符由 8 個位的隱性位。圖 25. 錯誤幀【注】*1主動錯誤標志處于主動錯誤狀態的單元檢測出錯誤時輸出的錯誤標志。錯誤標志*2處于錯誤狀態的單元檢測出錯誤時輸出的錯誤標志。2006.02Page 30 of 48錯誤標志錯誤界定符8606錯誤標志部R:錯誤標志*1D： 主動錯誤標志*2R應用手冊8.5過載幀過載幀是用于接收單元通知其尚未完成接收準備的幀。過載幀由過載標志和過載界定符過載幀的如圖 26 所示。(1) 過載標志6 個位的顯性位。過載標志的與主動錯誤標志的相同。(2) 過載界定符8 個位的隱性位。過載界定符的與錯誤界定符的相同。圖 26.過

45、載幀的2006.02Page 31 of 48過載標志過載幀界定符68過載標志部分DR應用手冊8.6幀間隔幀間隔是用于分隔數據幀和幀的幀。數據幀和幀可通過幀間隔將本幀與前面的任何幀（數據幀、幀、錯誤幀、過載幀）分開。過載幀和錯誤幀前不能幀間隔。幀間隔的如圖 27 所示。圖 27. 幀間隔的間隔3 個位的隱性位。總線空閑隱性電平，無長度限制（0 亦可）。本狀態下，可視為總線空閑，要發送的單元可開始總線。(3) 延遲傳送（發送暫時停止）8 個位的隱性位。只在處于錯誤狀態的單元剛發送一個消息后的幀間隔中包含的段。2006.02Page 32 of 48間隔總線空閑30DR間隔延遲傳送總線空閑380應

46、用手冊8.7優先級的決定在總線空閑態，最先開始發送消息的單元獲得發送權。多個單元同時開始發送時，各發送單元從仲裁段的第一位開始進行仲裁。連續輸出顯性電平最多的單元可繼續發送。仲裁的過程如圖 28 所示。圖 28.仲裁過程2006.02Page 33 of 48仲裁失利，從下一個位開始轉為接收狀態工作。單元 1單元 2總線電平DR應用手冊(1) 數據幀和幀的優先級具有相同 ID 的數據幀和可繼續發送。幀在總線上競爭時，仲裁段的最后一位（RTR）為顯性位的數據幀具有優先權，數據幀和幀的仲裁過程如圖 29 所示。圖 29.數據幀和幀的仲裁過程2006.02Page 34 of 48單元 1SROT幀

47、FR仲裁失利單元 2SR數據幀OT數據段CR FR數據段CRC總線電平DR應用手冊(2) 標準格式和擴展格式的優先級標準格式 ID 與具有相同 ID 的的具有優先權，可繼續發送。幀或者擴展格式的數據幀在總線上競爭時，標準格式的 RTR 位為顯性位標準格式和擴展格式的仲裁過程如圖 30 所示。圖 30.標準格式與擴展格式的仲裁過程2006.02Page 35 of 48單元1SSOR擴展數據幀FR仲裁失利單元2SROT數據段RC標準數據幀FR總線電平數據段RCDR應用手冊8.8位填充位填充是為防止突發錯誤而設定的功能。當同樣的電平持續 5 位時則添加一個位的反型數據。位填充的如圖 31 所示。圖

48、 31. 位填充(1) 發送單元的工作在發送數據幀和幀時，SOFCRC 段間的數據，相平如果持續 5 位，在下一個位（第 6 個位）則要1 位與前 5 位反型的電平。(2) 接收單元的工作在接收數據幀和幀時，SOFCRC 段間的數據，相平如果持續 5 位，需要刪除下一個位（第 6 個位）再接收。如果這個第 6 個位的電平與前 5 位相同，將被視為錯誤并發送錯誤幀。2006.02Page 36 of 480 D填充位R填充位1應用手冊8.9錯誤的種類錯誤共有 5 種。多種錯誤可能同時發生。位錯誤填充錯誤CRC 錯誤格式錯誤ACK 錯誤錯誤的種類、錯誤的內容、錯誤檢測幀和檢測單元如表 9 所示。表

49、 9. 錯誤的種類2006.02Page 37 of 48錯誤的種類錯誤的內容錯誤的檢測幀（段）檢測單元位錯誤比較輸出電平和總線電平（不含填充位），當兩電平不一樣時所檢測到的錯誤。數據幀（SOFEOF）幀（SOFEOF）錯誤幀過載幀發送單元接收單元填充錯誤在需要位填充的段內，連續檢測到 6位相同的電平時所檢測到的錯誤。數據幀（SOFCRC 順序）幀（SOFCRC 順序）發送單元接收單元CRC 錯誤從接收到的數據計算出的 CRC 結果與接收到的 CRC 順序不同時所檢測到的錯誤。數據幀（CRC 順序）幀（CRC 順序）接收單元格式錯誤檢測出與固定格式的位段相反的格式時所檢測到的錯誤。數據幀（CR

50、C 界定符、ACK 界定符、EOF）幀（CRC 界定符、ACK 界定符、EOF）錯誤界定符過載界定符接收單元ACK 錯誤發送單元在ACK 槽(ACK Slot)中檢測出隱性電平時所檢測到的錯誤（ACK沒被傳送過來時所檢測到的錯誤）。數據幀（ACK 槽）幀（ACK 槽）發送單元應用手冊位錯誤位錯誤由向總線上輸出數據幀、檢測。幀、錯誤幀、過載幀的單元和輸出 ACK 的單元、輸出錯誤的單元來在仲裁段輸出隱性電平，但檢測出顯性電平時，將被視為仲裁失利，而不是位錯誤。在仲裁段作為填充位輸出隱性電平時，但檢測出顯性電平時，將不視為位錯誤，而是填充錯誤。發送單元在 ACK 段輸出隱性電平，但檢測到顯性電平時

51、，將被判斷為其它單元的 ACK 應答，而非位錯誤。輸出錯誤標志（6 個位隱性位）但檢測出顯性電平時，將遵從錯誤標志的結束條件，等待檢測出連續相同 6 個位的值（顯性或隱性），并不視為位錯誤。格式錯誤即使接收單元檢測出 EOF（7 個位的隱性位）的最后一位（第 8 個位）為顯性電平，也不視為格式錯誤。即使接收單元檢測出數據長度碼（DLC）中 915 的值時，也不視為格式錯誤。2006.02Page 38 of 48應用手冊8.10錯誤幀的輸出檢測出滿足錯誤條件的單元輸出錯誤標志通報錯誤。處于主動錯誤狀態的單元輸出的錯誤標志為主動錯誤標志；處于錯誤標志。錯誤狀態的單元輸出的錯誤標志為發送單元發送完

52、錯誤幀后，將再次發送數據幀或錯誤標志輸出時序如表 10 所示。幀。表 10.錯誤標志輸出時序2006.02Page 39 of 48錯誤的種類輸出時序位錯誤 填充錯誤格式錯誤ACK 錯誤從檢測出錯誤后的下一位開始輸出錯誤標志。CRC 錯誤ACK 界定符后的下一位開始輸出錯誤標志。應用手冊8.11位時序由發送單元在非同步的情況下發送的每秒鐘的位數稱為位速率。一個位可分為 4 段。同步段（SS）時間段（PTS） 相位緩沖段 1（PBS1）相位緩沖段 2（PBS2）這些段又由可稱為 Time Quantum（以下稱為 Tq）的最小時間。1 位分為 4 個段，每個段又由若干個 Tq，這稱為位時序。1

53、位由多少個 Tq、每個段又由多少個 Tq等，可以任意設定位時序。通過設定位時序，多個單元可同時采樣，也可任意設定采樣點。各段的作用和 Tq 數如表 11 所示。1 個位的如圖 32 所示。表 11.段及其作用2006.02Page 40 of 48段名稱段的作用Tq 數同步段（SS: Synchronization Segment）多個連接在總線上的單元通過此段實現時序調整，同步進行接收和發送的工作。由隱性電平到顯性電平的邊沿或由顯性電平到隱性電平邊沿最好出現在此段中。1Tq825Tq時間段（PTS: Propagation Time Segment）用于吸收網絡上的物理延遲的段。所謂的網絡的

54、物理延遲指發送單元的輸出延遲、總線上信號的延遲、接收單元的輸入延遲。這個段的時間為以上各延遲時間的和的兩倍。18Tq相位緩沖段 1(PBS1: Phase Buffer Segment 1)當信號邊沿不能被包含于 SS 段中時，可在此段進行補償。由于各單元以各自獨立的時鐘工作，細微的時鐘誤差會累積起來，PBS 段可用于吸收此誤差。通過對相位緩沖段加減 SJW 吸收誤差。（請參照圖 34）。SJW 加大后允許誤差加大，但通信速度下降。18Tq相位緩沖段 2(PBS2: Phase Buffer Segment 2)28Tq再同步補償寬度(SJW: reSynchronization Jump W

55、idth)因時鐘頻率偏差、傳送延遲等，各單元有同步誤差。SJW 為補償此誤差的最大值。14Tq應用手冊圖 32. 1 個位的【注】*1采樣點所謂采樣點是總線電平，并將讀到的電平作為位值的點。位置在 PBS1 結束處。2006.02Page 41 of 48設定示例 1 bit=10Tq采樣點PTS+PBS 1小而PBS2 加大時采樣點前移采樣點PTS+PBS1大而PBS 2減小時采樣點后移采樣點*1SS(1Tq)PT(4STq)PBS1(3Tq)PB(2S2Tq)SS(1Tq)PT(2STq)PBS1(3Tq)PBS(42Tq)SS(1Tq)PTS(3 Tq)PBS1(3Tq)PBS2(3Tq

56、)應用手冊8.12取得同步的方法CAN 協議的通信方法為 NRZ（-Return to Zero）方式。各個位的開頭或者結尾都沒有附加同步信號。發送單元以與位時序同步的方式開始發送數據。另外，接收單元根據總線上電平的變化進行同步并進行接收工作。但是，發送單元和接收單元存在的時鐘頻率誤差及傳輸路徑上的（電纜、驅動器等）相位延遲會引起同步偏差。因此接收單元通過硬件同步或者再同步的方法調整時序進行接收。2006.02Page 42 of 48應用手冊8.13硬件同步接收單元在總線空閑狀態檢測出幀起始時進行的同步調整。在檢測出邊沿的地方不考慮 SJW 的值而認為是 SS 段。硬件同步的過程如圖 33

57、所示。圖 33.硬件同步2006.02Page 43 of 48“R”SSPTSPBS 1PBS2“D”當檢測出隱性到顯性的邊沿時 ，視為位的起始（SS）?！癛”SS PTSPBS1PBS2“D”應用手冊8.14再同步在接收過程中檢測出總線上的電平變化時進行的同步調整。每當檢測出邊沿時，根據 SJW 值通過加長 PBS1 段，或縮短 PBS2 段，以調整同步。但如果發生了超出 SJW值的誤差時，最大調整量再同步如圖 34 所示。過 SJW 值。圖 34. 再同步2006.02Page 44 of 48隱性電平到顯性電平的邊沿出現在PTS和PBS1之間時 (SJW = 2)“R”SPTSPBSP

58、BS 2 S“D”檢測出隱性電平到顯性電平的邊沿有 2Tq的延遲時,在PBS1 后SJW的長度以調整同步 ?！癛”S PTSPBSPBS2S SS“D”隱性電平到顯性電平的邊沿出現在PBS 2中時（SJW = 2）“R”PBS2S PTSPBS 1PBS 2 S“D”檢測出隱性電平到顯性電平的邊沿有 2Tq的提前時,在PBS 2中減JW的長度以調整同步 。“R”PBS2S PTSPBS 1PBS2S SS“D”應用手冊8.15調整同步的規則硬件同步和再同步遵從如下規則。(1)(2)(3)(4)1 個位中只進行一次同步調整。只有當上次采樣點的總線值和邊沿后的總線值不同時，該邊沿才能用于調整同步。

59、在總線空閑且存在隱性電平到顯性電平的邊沿時，則一定要進行硬件同步。在總線非空閑時檢測到的隱性電平到顯性電平的邊沿如果滿足條件（1）和（2），將進行再同步。但還要滿足下面條件。(5)(6)發送單元觀測到自身輸出的顯性電平有延遲時不進行再同步。發送單元在幀起始到仲裁段有多個單元同時發送的情況下，對延遲邊沿不進行再同步。2006.02Page 45 of 48應用手冊公司主頁和咨詢窗口有關本應用說明的技術方面的咨詢請發郵件到下面的郵箱。瑞薩科技公司主頁亞洲地區技術支持中心：suppor2006.02Page 46 of 48Rev.日修訂內容頁碼要點1.002006.02.20初版修訂CAN 入門書

60、應用手冊Keep safetyin your circuit designs!Notes regarding these materials2006.02Page 47 of 48These materials areended as a reference to assist our customershe selection of the Renesas Technology Corp. product best suited to the customers application; they do not convey any license under anyellectual pr