[硬件驱动] CAN接口

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

CAN接口的介绍:

CAN总线可分为: 高速CAN,低速CAN ,单线CAN。

1.在速度方面高速CAN的传输速率（波特率）在125K~~1Mbps 。低速CAN的速率在125Kbps以下，低速CAN具更好的容错性。单线CAN波特率在33K~~83Kbps.

2.这三种总线之间的最主要区别是物理层。以传输介质和线的数量说，单线CAN只需1条导线，低速容错CAN和高速CAN通过双绞线传输。双绞线能有效减少外部电磁场对信息内部电平的干扰。 还有电平的逻辑的区别，定义逻辑为1称作隐性，逻辑为0称作显性。这个区别可从以下几种情况来说明：空闲时、有效时、睡眠时、唤醒时。这里假设收发器的电源为标准的5V和12V。 

当双线CAN的两个导线处于静止状态，两个电平是一样的，大约2.5伏，这个静电平状态就是隐形状态，也称隐性电平，也就是没有任何干扰的时候的状态称为隐性状态。当有信号修改时，CAN_High 线上的电压值变高了，一般来说会升高至少1v；而CAN_Low 线上的电压值会降低一个同样值，也是1v。那么此时，CAN_High 就是 2.5v+1v=3.5v，它就处于激活状态了。而CAN_Low 降为2.5v-1v=1.5v。

  2.1 空闲时 （隐性位）

2.2 有效时 （显性位）

2.3 睡眠时 

2.4 唤醒时 

3.CAN工作原理 

当 CAN 总线上的某一个节点或站发送数据时，它以报文的形式广播给网络中所有节点，对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其接收。

每组报文开头的11 位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式成为面向内容的编制方案。同一系统中标识符是唯一的，当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。

CAN 的报文格式有两种，不同之处其实就是识别符长度不同，具有11 位识别符的帧称为标准帧，而还有29 位识别符的帧为扩展帧，CAN 报文有以下4 个不同的帧类型。分别是：

（1） 数据帧：发送帧的节点设备，发送这个帧的目的是为了将某些消息传递给其他节点设备（最常用的帧类型）（帧中的仲裁域中的节点序号，是发送帧的节点设备本身的ID号。）

（2） 远程帧：发送帧的节点设备，发送这个帧的目的是呼叫其他节点设备发送数据（较为常用的帧类型）（帧中的仲裁域的节点序号，是呼叫节点设备的ID号。数据域无内容。）

（3） 错误帧：因为通信中，因为各种因素干扰太多了，总会有可能产生错误，那么出现错误怎么办？
发送帧的节点设备，发送这个帧的目的是发现总线上的帧有错误，提醒总线上的其他设备。（比较少用）

（4） 过载帧：因为通信时，总是两方或者多方通信，所以，发送数据的那一方不知道接收的那一方准备好了没有，所以，过载帧的作用就是接收方（接收节点设备）告诉发送方，接收方还没有准备好接收下一帧的工作，请缓一会。

（5）间隔帧：帧间隔就是上述四种帧的中间，都要有这个帧间隔，去隔离。以达到容易每个帧的类型。如果每个帧都直接连接在一起，变成一坨一坨的数据堆，接收方会非常难解读的。所以帧间隔好比我们文字中的标点符号中的句号一样，起到让通信密文更加易懂。

/**
 * struct can_frame – basic CAN frame structure
 * @can_id:  CAN ID of the frame and CAN_*_FLAG flags, see canid_t definition
 * @can_dlc: frame payload length in byte (0 .. 8) aka data length code
 *           N.B. the DLC field from ISO 11898-1 Chapter 8.4.2.3 has a 1:1
 *           mapping of the ‘data length code’ to the real payload length
 * @data:    CAN frame payload (up to 8 byte)
 */
struct can_frame {

 canid_t can_id;  /* 32 bit CAN_ID + EFF/RTR/ERR flags */
 __u8    can_dlc; /* frame payload length in byte (0 .. CAN_MAX_DLEN) */
 __u8    data[CAN_MAX_DLEN] __attribute__((aligned(8)));
};

can_id定义如下所示，是一个无符号的32位整形数

typedef __u32 canid_t;

can_id数据组织形式如下

/*
 * Controller Area Network Identifier structure
 *
 * bit 0-28 : CAN identifier (11/29 bit)
 * bit 29 : error message frame flag (0 = data frame, 1 = error message)
 * bit 30 : remote transmission request flag (1 = rtr frame)
 * bit 31 : frame format flag (0 = standard 11 bit, 1 = extended 29 bit)
 */

0-28位为标识符，如果是扩展帧，则高11位为标准ID

29位标识是数据帧还是错误消息

30位说明是否是远程帧

31位说明是标准帧还是扩展帧。

以下是在处理can_frame时用到的掩码和标识符：

/* special address description flags for the CAN_ID */
#define CAN_EFF_FLAG 0x80000000U /* EFF/SFF is set in the MSB */
#define CAN_RTR_FLAG 0x40000000U /* remote transmission request */
#define CAN_ERR_FLAG 0x20000000U /* error message frame */

/* valid bits in CAN ID for frame formats */
#define CAN_SFF_MASK 0x000007FFU /* standard frame format (SFF) */
#define CAN_EFF_MASK 0x1FFFFFFFU /* extended frame format (EFF) */
#define CAN_ERR_MASK 0x1FFFFFFFU /* omit EFF, RTR, ERR flags */