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CAN
总线协议解析
李玉丽
（吉林建筑工程学院电气与电
子信息工程学院，吉林长春，
130021
）
摘
要：现场总线的发展与应用引起了传统控制系统结构的改变。控制局域网（
< br>C AN
）总线
因其自身的特点被广泛应用于
自动控制领域。本文对
C
AN
总线协议作了详尽解析。
关键词：
C
AN
总线；隐性位；显性位；节点
中图分类号：
T U 85
文献标识码：
A
CAN
（
Cont roll e r
A rea N et work
）是分布式实时控
制系统的串行通信局域网，称谓
CAN
总线。在
数据
实时传输中，设计独特、低成本，具有高可靠性，得到
广泛应用。
本文着重解析
C AN
技术规范
2.0B
版的
CAN
的分层结构规范和
CAN
报文结构规范。重点在于
充分理解
CAN
总线协议精髓，有助于
CAN
总线的
局网设计、软件编程、局网维护。
一、
C
AN
的分层结构
CAN
遵从
O SI
( Ope n
Syste m I nte rc onnec ti on
Re fe re
nce Mode l
)
模型，其分层结构由高到低如图
1
所示。
图
1
C AN
的分层结构
对应
OSI
模型为两层，实际为三层，即
LLC
、
MA C
、
PL S
< br>。由此而知，对应于
CAN
总线系统每个
节点都是三层结构。数据发送节点数据流为
LLC→
MA C→P LS
，然后将数据发送到总线上；而对于挂在
总线上的所有节点（包括发送节点）的接收的数据流
为
PL S→MA
C→LLC
。
这种分层结构的规范保证了
CAN
总线的多主
方式工作模式，即不分主从，非破坏性的仲裁工作模
式。而
LLC
层的报文滤波功能可实现点到点、一点
对多点、全局广播、多点对一点，多点对多点等数据
传递方式。
各分层主要功能如下：
LLC
层：接收滤波、超载通知、恢复管理；
MAC
层：控制帧结构、执行仲裁、错误检测、出
< br>错标定、故障界定。该层是
CAN
的核心；
PL S
层：位编码
/
解码、位定时。
二、
CAN
总线的报文规范
CAN
报文的传送有
4
种不同类型的帧结构，数
据帧、远程帧、出错帧、超载帧。
CA B2.0B
有
4
种帧
格式。
（一）数据帧
数据帧携带由发送节点到接收节点（或发送器
到接收器）
，由
7
个不同的位场组成：帧起始位、仲裁
场、控制场、数据场、
CRC
场、应答场、帧结束。如图
2
所示。
图
2
数据帧结构
CAN2.0B
中存在两种不同的帧格式。主要区别
在于标识符的长度。具有
11
位标识符的帧称为标
准帧，具有
29
位标识符的帧称为扩展帧。本文只对
第
3
卷第
3
期
2008
年
9
月
长春理工大学学报（高教版）
J
ourn a l o f C h a ngc hun U ni v e r s it y of S
c i e n ce a ndT ec hno l
ogy
（
H i ghe r E duca ti
onE d iti on
）
V
ol. 3 No. 3
Sep.
2008
*
收稿日期：
2008
05 14
作者简介：李玉丽（
1973
< br>）
，女，本科，实验师，研究方向为智能建筑电气设备远程监控。
标准帧进行解析。
1.<
/p>
帧起始标志位（
SOF
）
由一个显性位构成，表明某个节点开始发送信
息，所有其它节点必须与此同步（硬同步）
，但只有在
总线空闲时才允许起始位的发送。
2.
仲裁场
（
1
）仲裁场的组成
仲裁场如图
3
所示。
图
3
仲裁场的组成
标识符为
11
位，远程发送请求
RTR
为一个显性
位。
（
2
）仲裁与优先级
CAN
总线的通讯模式为：载波监测、多主掌控
/
冲突（
CSMA/CA
）
。这就使得总线上任一个节点向
总线发送信息的机会是均等的。只要总线空闲，谁
都可以发送。但如果在同一时刻有两上或两个以上
节点同时发送信息，这就发生冲突，这就需要仲裁，
而且获得仲裁的信息不受破坏。
CA
N
是按位进行仲裁。当节点向总线发送信息
同时，也在读取总线的电平。如果发送的电平与读
取的电平相同，则继续发送下一位，若不同则停止发
送，退出竞争。余下的节点继续重复上述过程，直到
总线上只剩下一个节点发送的电平。而在冲突中被
仲裁下的节点，待下一个总线空闲期再次尝试发送。
这种总裁技术明显可以看出，在仲裁帧中，标识
符的二进制数值小者有较高优先级。换句话在诸多
竞争节点中，如果报文标识符的值最小，则此报文的
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