CANOpen系列教程02_ 理解CAN总线协议
1写在前面
上一篇文章讲述了can和canopen，相信大家can和canopen有一定理解了。本文说的can即是一种总线，也是一种协议。因此，我们常听见can总线，也常听见can协议。
can协议和canopen协议是两套不同的协议。从软硬件层次来划分，can协议属于硬件协议，而canopen属于软件协议。
本篇文章先概述一下can网络，让大家对can总线协议有一个全局的概念，再到底层的can总线协议知识。
2
can网络
can网络可以理解为多台can设备连接在同一条can总线上组合成的网络，其中的can设备我们称之为节点。can网络拓扑结构如下图：
如上图，一个can节点主要包含三类：mcu应用程序、can控制器、can收发器。
2.1 mcu应用程序
mcu应用程序我将其分为三块：业务逻辑代码、协议层代码、底层驱动代码。
a.业务逻辑代码：是根据项目需求而定，也很好理解。比如我读取一个传感器数据，并对其做出相应逻辑处理。
b.协议层代码：比如后续要讲述的canopen。
c.底层驱动代码：配置can总线相应参数、控制收发的代码。
2.2 can控制器
can控制器内部结构还是挺复杂的，一般现在can控制器都是与处理器集成在一起。
其实对于编程的人来说，无非也就是包含一些控制、状态、配置等寄存器。
比如我们看到有些stm32芯片带有can，也就是说can控制器已经集成在stm32芯片中了，我们只需要编程操作其中的寄存器即可。
2.3 can收发器
can收发器：将can收发引脚（can_tx和can_rx）的ttl信号转换成can总线的电平信号。
ps：你可以把can总线通信认为是uart通过485进行通信：can控制器就如uart的控制器，而can收发器就如485转换芯片。
3
iso标准化的can协议
写这一章节的主要目的就是想让大家了解can总线位于osi所在层次。
3.1 iso/osi基本参照模型
【注】
iso：international standardization organization国际标准化组织；
osi：open systems interconnection开放式系统间互联；
3.2 can在osi模型中的定义
【注】
llc：logical link control逻辑链路控制；
mac：medium access control媒介访问控制；
从上图可以知道can总线底层硬件的内容（can控制器、收发器）主要位于osi的第1层和第2层。
4
概述can总线协议
can总线协议：就是为了保证通信（收发）数据在can总线上能稳定传输而制订的一套协议。
can总线协议的内容很多，为方便初学者理解，本文先大概描述一下can总线协议，后续文章详细讲述can总线协议的内容。
4.1 总线信号
can总线为「两线」「差分」信号，用隐形代表逻辑1，显性代表逻辑0。如下图：
4.2 优先级
假如某一时刻，一个设备（节点）往总线发0，一个设备往总线发1。那么总线会呈现什么现象？
答案：最后总线呈现为显性，也就是0。
4.3 位时序
位时序逻辑将监视串行总线，执行采样并调整采样点，在调整采样点时，需要在起始位边沿进行同步并后续的边沿进行再同步。
简单的说就是对一个bit位分几段进行采样，目的就是提高数据传输稳定性。在stm32中底层驱动代码就需要进行位时序编程，在stm32参考手册中也会发现如下位时序图：
4.4 帧的种类和格式
帧的种类有多种：
数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据的帧。
遥控帧：用于接收单元向具有相同 id 的发送单元请求数据的帧。
错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧。
帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧。
数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11个位的标识符id，扩展格式有29个位的id。
4.5 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。如下图：
4.6 错误的种类
can总线协议内容很多，初学者先了解这些，后面文章具体到每一个点上，相信大家就会更明白其中的含义。
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can协议和canopen协议是两套不同的协议。从软硬件层次来划分，can协议属于硬件协议，而canopen属于软件协议。
本篇文章先概述一下can网络，让大家对can总线协议有一个全局的概念，再到底层的can总线协议知识。
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can网络
can网络可以理解为多台can设备连接在同一条can总线上组合成的网络，其中的can设备我们称之为节点。can网络拓扑结构如下图：
如上图，一个can节点主要包含三类：mcu应用程序、can控制器、can收发器。
2.1 mcu应用程序
mcu应用程序我将其分为三块：业务逻辑代码、协议层代码、底层驱动代码。
a.业务逻辑代码：是根据项目需求而定，也很好理解。比如我读取一个传感器数据，并对其做出相应逻辑处理。
b.协议层代码：比如后续要讲述的canopen。
c.底层驱动代码：配置can总线相应参数、控制收发的代码。
2.2 can控制器
can控制器内部结构还是挺复杂的，一般现在can控制器都是与处理器集成在一起。
其实对于编程的人来说，无非也就是包含一些控制、状态、配置等寄存器。
比如我们看到有些stm32芯片带有can，也就是说can控制器已经集成在stm32芯片中了，我们只需要编程操作其中的寄存器即可。
2.3 can收发器
can收发器：将can收发引脚（can_tx和can_rx）的ttl信号转换成can总线的电平信号。
ps：你可以把can总线通信认为是uart通过485进行通信：can控制器就如uart的控制器，而can收发器就如485转换芯片。
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iso标准化的can协议
写这一章节的主要目的就是想让大家了解can总线位于osi所在层次。
3.1 iso/osi基本参照模型
【注】
iso：international standardization organization国际标准化组织；
osi：open systems interconnection开放式系统间互联；
3.2 can在osi模型中的定义
【注】
llc：logical link control逻辑链路控制；
mac：medium access control媒介访问控制；
从上图可以知道can总线底层硬件的内容（can控制器、收发器）主要位于osi的第1层和第2层。
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概述can总线协议
can总线协议：就是为了保证通信（收发）数据在can总线上能稳定传输而制订的一套协议。
can总线协议的内容很多，为方便初学者理解，本文先大概描述一下can总线协议，后续文章详细讲述can总线协议的内容。
4.1 总线信号
can总线为「两线」「差分」信号，用隐形代表逻辑1，显性代表逻辑0。如下图：
4.2 优先级
假如某一时刻，一个设备（节点）往总线发0，一个设备往总线发1。那么总线会呈现什么现象？
答案：最后总线呈现为显性，也就是0。
4.3 位时序
位时序逻辑将监视串行总线，执行采样并调整采样点，在调整采样点时，需要在起始位边沿进行同步并后续的边沿进行再同步。
简单的说就是对一个bit位分几段进行采样，目的就是提高数据传输稳定性。在stm32中底层驱动代码就需要进行位时序编程，在stm32参考手册中也会发现如下位时序图：
4.4 帧的种类和格式
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数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据的帧。
遥控帧：用于接收单元向具有相同 id 的发送单元请求数据的帧。
错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧。
帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧。
数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11个位的标识符id，扩展格式有29个位的id。
4.5 位填充
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