CANOpen系列教程05_ CAN总线同步与位填充、优先级的决定

1写在前面

继续为大家更新CAN总线协议相关内容，这些内容其实也比较重要，会直接影响到你后期CAN总线的编程，夸张一点的说会影响到你的软件架构。

本文内容相对来说比较容易理解，初学者有必要了解一下。

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位填充

位填充是为防止突发错误而设定的功能。当同样的电平持续 5 位时则添加一个位的反型数据。

这个功能很好理解，如下图所示。位填充的数据不需要编程控制，由控制器自动完成。其目的也是提高CAN总线的稳定性。

(1) 发送单元的工作

在发送数据帧和遥控帧时， SOF～CRC 段间的数据，相同电平如果持续 5 位，在下一个位（第 6 个位）则要插入 1 位与前 5 位反型的电平。

(2) 接收单元的工作

在接收数据帧和遥控帧时， SOF～CRC 段间的数据，相同电平如果持续 5 位，需要删除下一个位（第 6 个位）再接收。如果这个第 6 个位的电平与前 5 位相同，将被视为错误并发送错误帧。

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优先级的决定

前面讲述“CAN 总线差分信号”时描述了显性和隐性，其实这是CAN总线的特点，也是决定CAN总线优先级比较重要的功能。

在CAN总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。

多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送。

上图描述了CAN控制仲裁的过程，单元2最终获得了抢占CAN总线的权利，也就是说单元2具有更高的优先级。

当单元1 仲裁失利时，自动转换为接收（本来该发送，优先级比别人低，就开始接收数据了。 同时，控制器将会在下一轮继续发送这次未完成的数据）。

3.1 数据帧和遥控帧的优先级

具有相同 ID 的数据帧和遥控帧在总线上竞争时，仲裁段的最后一位（RTR）为显性位的数据帧具有优先权，可继续发送。

数据帧和遥控帧的仲裁过程如下图：

3.2 标准格式和扩展格式的优先级

标准格式 ID 与具有相同 ID 的遥控帧或者扩展格式的数据帧在总线上竞争时，标准格式的 RTR 位为显性位的具有优先权，可继续发送。

提示：

不明白数据帧和遥控帧，标准格式和扩展格式之间差异的朋友，建议参看我上一篇文章《CANOpen系列教程04》。

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其他

CAN总线协议的重要内容在这前面基本是讲述的差不多了，还有一些不是很重要的内容，比如硬件设计需要在CAN_H和CAN_L之间添加一个120欧电阻，总线的传输距离等。

接下来的文章会结合STM32芯片集成CAN控制器、例程讲述如何编程控制CAN总线数据的收发等。