CAN（控制器局域網絡）是一種基于消息傳遞的通信協議，廣泛應用于汽車、工業自動化和嵌入式系統等領域。CAN協議的數據幀是用于傳輸信息的基本單位。

1. CAN數據幀概述

CAN數據幀是一種用于在CAN總線上傳輸數據的格式。一個典型的CAN數據幀由多個域組成，包括幀起始、仲裁域、控制域、數據域、CRC域和幀結束。每個域都有其特定的作用和格式。

2. 幀起始

幀起始是CAN數據幀的第一個域，用于標識一個新幀的開始。幀起始由一個單一的邏輯“0”位組成，持續一個或多個位時間。當CAN控制器檢測到總線上的電平從邏輯“1”變為邏輯“0”時，它將開始接收一個新的數據幀。

3. 仲裁域

仲裁域是CAN數據幀中用于確定發送優先級的部分。在CAN網絡中，多個設備可能會同時發送數據。仲裁域確保只有一個設備能夠成功發送其數據幀。仲裁域由11位標識符（對于標準數據幀）或29位標識符（對于擴展數據幀）組成。

3.1 標識符

標識符是仲裁域的核心部分，用于區分不同的數據幀。標識符由多個字段組成，包括優先級字段和消息ID字段。

• 優先級字段 ：標識符的高幾位用于表示優先級。在CAN協議中，優先級是倒置的，即數值越小，優先級越高。這意味著標識符的高幾位越接近“0”，該數據幀的優先級就越高。
• 消息ID字段 ：標識符的其余位用于表示消息ID。消息ID用于唯一標識CAN網絡中的消息類型。

3.2 遠程傳輸請求（RTR）

在CAN協議中，有兩種類型的數據幀：遠程幀和數據幀。遠程幀用于請求數據，而數據幀用于傳輸數據。遠程傳輸請求（RTR）位用于區分這兩種類型的數據幀。如果RTR位為“0”，則表示該數據幀是一個數據幀；如果RTR位為“1”，則表示該數據幀是一個遠程幀。

4. 控制域

控制域包含有關數據幀的元信息，如數據長度和幀類型。控制域由6位組成，包括數據長度代碼（DLC）和幀格式指示器（FFI）。

4.1 數據長度代碼（DLC）

數據長度代碼（DLC）是一個4位的字段，用于指示數據域中數據字節的數量。DLC的取值范圍是0到8，表示數據域可以包含0到8個字節的數據。

4.2 幀格式指示器（FFI）

幀格式指示器（FFI）是一個2位的字段，用于指示數據幀的類型。FFI的取值如下：

• 00 ：標準數據幀
• 01 ：擴展數據幀
• 10 ：錯誤幀
• 11 ：遠程幀

5. 數據域

數據域是CAN數據幀中用于傳輸實際數據的部分。數據域的長度由DLC字段確定，可以包含0到8個字節的數據。每個字節由8位組成，數據域的總長度可以是0到64位。

6. CRC域

CRC（循環冗余校驗）域用于檢測數據幀在傳輸過程中的錯誤。CRC域由15位組成，包括CRC序列碼和CRC界定符。

6.1 CRC序列碼

CRC序列碼是一個14位的字段，用于存儲計算得出的CRC值。CAN協議使用多項式除法算法來計算CRC值，以確保數據幀的完整性。

6.2 CRC界定符

CRC界定符是一個單獨的位，用于標識CRC序列碼的結束。當CAN控制器接收到CRC界定符時，它將開始計算接收到的數據幀的CRC值，并與發送方發送的CRC值進行比較，以檢測數據幀是否在傳輸過程中發生錯誤。

7. ACK域

ACK（確認）域是一個可選的域，用于確認數據幀的接收。在CAN協議中，接收方在成功接收到一個數據幀后，會發送一個ACK域，以通知發送方數據幀已被正確接收。

8. 幀結束

幀結束是CAN數據幀的最后一個域，用于標識數據幀的結束。幀結束由七個連續的邏輯“1”位組成，確保數據幀在傳輸過程中的同步。