### CAN2.0基础知识详解
#### 一、引言与背景
随着串行通信技术的发展，CAN (Controller Area Network) 总线作为一种高效、可靠的工业现场总线技术，在汽车电子、自动化控制等领域得到了广泛的应用。CAN2.0版本相较于之前的版本，主要改进在于增加了报文标识符的长度，从而提高了地址范围，使得更多的设备能够加入到同一个网络中。
#### 二、CAN2.0的特点
- **报文优先级**：通过标识符的数值大小来决定报文的优先级，数值越小，优先级越高。
- **保证延迟时间**：基于非破坏性的总线仲裁机制，确保高优先级消息能够迅速传输。
- **设置灵活性**：允许用户自定义多种通信参数，如波特率等。
- **时间同步的多点接收**：支持多个节点同时接收数据，实现时间同步。
- **系统宽数据的连贯性**：支持大容量数据传输，提高数据连贯性。
- **多主机能力**：允许多个节点作为主控节点发起通信。
- **错误检测和标定**：具有强大的错误检测机制，能够快速发现并标定错误。
- **自动重传**：当检测到数据传输错误时，能够自动重传数据包。
- **错误区分**：能够区分暂时性和永久性错误，从而采取不同的应对策略。
#### 三、CAN2.0的技术规范
**1. 报文格式**
- **标准格式**：使用11位的标识符，适用于较小的网络规模。
- **扩展格式**：使用29位的标识符，适用于更大规模的网络。
为了兼容两种格式，CAN2.0使用了第一个保留位来区分标准格式和扩展格式的报文。这意味着在同一网络中可以同时存在两种格式的报文。
**2. 报文传输**
- **帧类型**：包括数据帧、远程帧、错误帧和过载帧。
- **数据帧**：用于发送具体的数据。
- **远程帧**：请求特定标识符的数据。
- **错误帧**：指示传输过程中出现错误。
- **过载帧**：表示接收节点无法处理更多的数据。
- **发送器/接收器定义**：明确了发送和接收数据的具体规则。
**3. 报文校验**
通过CRC（循环冗余校验）来确保数据的完整性和准确性。
**4. 编码**
采用了非归零反转（NRZ）编码方式。
**5. 错误处理**
- **错误检测**：使用CRC校验和其他机制来检测错误。
- **错误标定**：通过发送错误帧来标定错误的发生。
**6. 故障界定**
定义了故障界定机制，以便于系统能够自动识别和隔离发生故障的节点。
**7. 位定时要求**
为了确保所有节点之间的同步，CAN2.0定义了严格的位定时要求。
**8. CAN振荡器容差**
为了解决不同振荡器之间的时钟偏差问题，CAN2.0还定义了一些协议修改来减少时钟误差的影响。
#### 四、CAN2.0的分层结构
- **对象层**：负责报文的查找和处理，为应用层提供接口。
- **传输层**：控制帧结构、执行仲裁、错误检测等。
- **物理层**：负责位信息的实际传输。
#### 五、结论
CAN2.0作为一种先进的工业现场总线技术，不仅提高了网络的可扩展性和灵活性，还增强了系统的稳定性和可靠性。通过对CAN2.0技术规范的深入理解，可以帮助工程师们更好地设计和优化基于CAN的通信系统。
