车载测试系列：CAN协议之远程帧

远程帧（也叫遥控帧）：是接收单元向发送单元请求发送具有标识符的数据所用的帧，由 6 个段组成，没有数据段。当某个节点需要数据时，可以发送远程帧请求另一节点发送相应数据帧。

简单的说：发起方发起特定ID的远程帧，并且只发送ID部分，与其ID相符的终端设备就有义务在后半段的数据部分接管总线控制权并发送自己的数据。

打个比方，中控机需要定时获取某个节点的数据（例如转速计的实时转速、油量计的实时油量等），可以向总线发送远程帧；相应节点在接收判断帧ID与自己相符、并且是远程帧的情况下，就可以将自己的实时数据发送到总线上；这样中控机就获取到了相关节点的实时数据。

远程帧最大的好处就是只需要一帧的时间就能完成一次双向交互。

帧起始（SOF）：表示帧开始的段；
仲裁段：表示该帧优先级的段。可请求具有相同 ID 的数据帧；
控制段：表示数据的字节数及保留位的段；
CRC段：检查帧的传输错误的段；
ACK段：表示确认正常接收的段；
帧结束：表示遥控帧结束的段。

数据帧与远程帧的区别：

远程帧没有数据帧的数据段；
远程帧RTR位是隐性，RTR位的极性表示了所发送的帧是数据帧（RTR位“显性”）还是远程帧（RTR位“隐性”）。没有数据段的数据帧和远程帧可通过 RTR 位区别开来。

总结一：CAN总线数据/远程帧标准帧格式

图3

帧间隔：当总线空闲时，总线为隐形电平（1）。

帧起始：CAN节点向总线发送1bit显性电平（0），标志帧起始位

仲裁域：仲裁域包含两部分，11bit的ID指示帧发送节点身份标识，1bit RTR（Remote Transmission Request）指示该帧为数据帧（显性电平）还是远程帧（隐性电平）。该域之所以称之为仲裁域，是因为其除了承载上述信息外，还被应用于CAN总线独特的非破坏性仲裁机制。

其仲裁原理为，当多个CAN节点向总线同时发送CAN数据/远程帧时，当发送至仲裁域时，对于ID数值大的节点就会检测到总线上的电平与其发送的电平不匹配于是其终止发送，直到剩下ID数值最小的帧，继续发送。

CAN总线为线与逻辑，有一个节点发送0则总线为0，所有节点发送1才为1，因此ID在逐位发送时（高位先传）必然是数字小的ID可以始终保持和总线电平一致，最终能获取总线控制权。仲裁失败的节点在总线空闲时，自动重发帧。

控制域：控制域总共6bit，高2bit为保留位（显性电平），低4bit DLC（Data Length Code）指示数据域长度，可以是0~8字节。对于远程帧DLC域无意义。

数据域：0~8字节数据Payload，数据长度由DLC决定。远程帧该域长度为0。

CRC域：包含15bit CRC，1bit CRC定界符（隐性电平）。CRC保护范围从帧起始符开始至数据域结束。

ACK域：2bit长度，包含ACK Slot和ACK定界符。对于发送方，该两bit均为隐性电平，接收方如果正确接收则将ACK Slot位置为显性电平。

帧结束：ACK域结束后发送7bit隐性电平，标识本次帧发送完毕。

数据帧用于发送节点向接收节点发送数据，远程帧为接收节点主动向总线发起发送数据请求。

总结二、CAN数据/远程帧扩展帧格式

图4

数据帧和远程帧格式有标准帧格式和扩展帧格式的区别，扩展帧格式如图4所示。扩展帧和标准帧的差异在仲裁域的不同，扩展帧通过拓宽仲裁域达到拓宽ID位宽（11bità19bit）。

为了扩展帧和标准帧兼容，增加了SRR（隐性电平）和IDE（隐性电平）域，这样对于CAN节点来说区分扩展帧和标准帧仅需要检查从帧起始开始第12bit（SRR/RTR），第13bit（IDE/R1）的电平即可。{bit12，bit13}=2’bx0则为标准帧，{bit12，bit13}=2’b11则为扩展帧。

数据/远程帧在发送至总线时会进行位填充编码。当节点检测到发送数据中包含5个连续隐性或者显性电平时会增加一位反型数据。CAN节点只会对数据/远程帧从帧起始到CRC域（不包含CRC定界符）数据进行位填充编码。

总结

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