CAN2.0详细解析

一、基本介绍

CAN2.0是一种控制器局域网络，是一种多主机，常用于现代汽车、工业机器人等领域的数据通信。它的特点是抗干扰、高可靠性和实时性，在自动化领域中得到了广泛应用。

CAN2.0总线采用双绞线，可以采用单端或差分信号方式，位于数据链路层，提供数据传输的可靠性和实时性，并与物理层一起构成完整的CAN协议。CAN数据帧由CAN数据报文和CAN远程帧组成，每个帧最多包含8个字节的数据。

二、帧结构

CAN2.0的帧结构包括：帧头、数据和CRC。帧头包括ID、控制位和长度位，ID占11位，控制位包括判断帧格式和类型的位，长度位表示数据的长度（最多8个字节）。数据位是CAN2.0中的数据信息，长度不超过8个字节。CRC表示循环冗余校验，用于检测数据传输时的错误。

struct can_frame {
    canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
    __u8    can_dlc; /* data length code: 0 .. 8 */
    __u8    data[8] __attribute__((aligned(8))); /* aligned for atomicity on 64bit CPUs */
};

三、通信方式

CAN2.0支持两种通信方式：广播和点对点。广播通信方式是指所有节点都能接收同一消息，节点只需要接收消息即可，不需要发送反馈。点对点通信方式是指一种基于请求-响应机制，其中发送方向所有接受方广播请求并等待响应。然后，每个接收方向发送方发送响应消息。它应用于一些保留控制，如固件更新。

四、错误处理

CAN2.0具有一些错误处理机制：CRC校验错误，仲裁丢失错误和格式错误等。当发生错误时，CAN2.0能够自动进行错误处理，通过重发、错误报告或总线掉电离线，以便于及时排查问题。

五、应用领域

CAN2.0广泛应用于现代汽车、工业机器人、交通规划监控等自动化领域，如车辆控制系统、汽车电子、航空电子等。从车载电子控制单元（ECU）到工业机器人，CAN2.0技术得到了广泛应用，并逐渐成为行业标准。

六、实例应用

应用示例是一个基于CAN2.0的的汽车转向系统，它主要包含一个方向盘控制单元和一个车辆控制单元。方向盘控制单元从方向盘接收信号，计算出转向角度并将它作为消息发送给车辆控制单元。车辆控制单元接收并处理所接收到的方向盘控制单元数据，并执行转向操作。示例代码如下：

    // 方向盘控制单元：
    void steering_control(void)
    {
        struct can_frame frame;
        frame.can_id = 0x01;
        frame.can_dlc = 4;
        frame.data[0] = 0x01;
        frame.data[1] = 0x02;
        frame.data[2] = 0x03;
        frame.data[3] = 0x04;
        send_frame(frame);
    }
    
    // 车辆控制单元：
    void vehicle_control(void)
    {
        struct can_frame frame;
        receive_frame(&frame);
        if (frame.can_id == 0x01) {
            // 处理方向盘控制命令
            control_steering(frame.data[0], frame.data[1], frame.data[2], frame.data[3]);
        }
    }

七、总结

本文详细介绍了CAN2.0的基本概念、帧结构、通信方式、错误处理和应用领域。CAN2.0作为一种高可靠性的控制器局域网络，在现代自动化领域中应用越来越广泛。通过实例应用代码，可了解CAN2.0在实际应用中的实现过程。