CAN总线快速入门

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最后更新于2026年6月14日

下列部分用于帮助快速入门CAN总线，可能有些地方不是特别详细，想要详细学习可以参考这个视频

这里不会学到什么：

如何使用队内的BSPCAN库
如何使用队内的CanManager

通识部分

1. 物理层特性

传输介质：通常使用双绞线（也可用屏蔽线或光纤）。

信号方式：差分信号，分为 CAN_H 和 CAN_L 两根线。

电平逻辑：显性（dominant） 为逻辑 0，隐性（recessive） 为逻辑 1；显性会覆盖隐性。

CAN总线电平

总线拓扑：线性总线，两端需各接一个 120Ω 终端电阻 以消除反射。（暂时不需要深入了解，知道就行）

2. 数据链路层帧类型

MCU上程序可发的

数据帧：携带用户数据，RTR=0，最常用。
远程帧：请求某个节点发送指定 ID 的数据帧，RTR=1。

硬件自动控制的

错误帧：任何节点检测到总线错误时主动发出。
过载帧：节点尚未准备好接收下一帧时发出，用于流量控制。

3. 帧结构详解

[帧起始] [仲裁段/ID段] [控制场] [数据场] [CRC场] [ACK场] [EOF]

[帧起始]：帧起始，一个显性位，同步整个总线。
[仲裁段/ID段]：包含标识符（ID）和 RTR 位，决定报文优先级。
[控制场]：含 IDE 位（扩展标识符标志）和 DLC（数据长度码）。
[数据场]：0~8 字节的应用数据。
[CRC场]：15 位 CRC 校验序列 + 定界符，检测数据完整性。
[ACK场]：应答槽 + 定界符；接收节点正确接收后在该槽发送显性位。
[EOF]：帧结束，7 个连续的隐性位。

简单来说，CAN帧分为标准帧和扩展帧

标准帧：ID长度为11位，IDE=0
扩展帧：ID长度为29位，IDE=1

无论是哪种帧，DLC位（数据长度）不应该超过8，即一次性最大传输8字节的数据。

CAN总线的电平有位填充机制，如果存在连续 5 个相同极性的位（无论是显性 0 还是隐性 1），就会在后续自动插入一个相反极性的位。

例如：发送 00000 → 变为 000001（插入 1）发送 11111 → 变为 111110（插入 0）

4. （非破坏性）仲裁机制

多个节点同时发送时，利用 线与逻辑 逐位比较标识符。

显性位（0）优先级高于隐性位（1）。发送隐性位的节点如果读到显性位，则主动退出发送，转为接收。

最终 标识符数值最小的节点（即优先级最高）赢得仲裁，继续发送而无需重传。

值得注意的是，STM32的CAN控制器有可开启的自动重发功能，即在被仲裁掉等发送失败时回自动尝试重新发送。

5. 位时序中的几个段

一个位时间由以下四个段组成： [同步段] [传播段] [相位缓冲段1] [相位缓冲段2] - 同步段 (SS)：用于同步各节点，边沿应发生在此段内。 - 传播段 (PTS)：补偿物理传播延迟和收发器延迟。 - 相位缓冲段1 (PBS1)：补偿边沿相位误差，通常可通过重新同步加长或缩短。 - 相位缓冲段2 (PBS2)：提供采样点后的余量，同样可被重同步调整。

采样点通常位于 PBS2 开始处，一般情况下，采样点越靠后，传输距离越远，合理配置这四个段可保证总线在波特率下的稳定通信。