依照瑞薩公司的《CAN入門書》的組織思路來學習CAN通信的相關知識，并結合網上相關資料以及學習過程中的領悟整理成筆記。好記性不如爛筆頭，加油！
1 CAN的一些基本概念
1.1 什麼是CAN總線
CAN 是 Controller Area Network 的縮寫，是 ISO 國際标準化的串行通信協定。通俗來講，CAN總線就是一種傳輸資料的線，用于在不同的ECU之間傳輸資料。
CAN總線有兩個ISO國際标準：ISO11898 和 ISO11519。其中：
- ISO11898 定義了通信速率為 125 kbps～1 Mbps 的高速 CAN 通信标準，屬于閉環總線，傳輸速率可達1Mbps，總線長度 ≤ 40米。
- ISO11519 定義了通信速率為 10～125 kbps 的低速 CAN 通信标準，屬于開環總線，傳輸速率為40kbps時，總線長度可達1000米。
Tips: <總線的傳輸速率>：又稱為總線的通信速率，指的是位速率。或稱為比特率（和波特率不是一回事），表示的是：機關時間内，通信線路上傳輸的二進制位的數量，其基本機關是 bps 或者 b/s (bit per second)。
1.2 CAN的拓撲結構
下圖中，左邊是高速CAN總線的拓撲結構，右邊是低速CAN總線的拓撲結構。
如圖中所示，CAN總線包括CAN_H 和 CAN_L 兩根線。節點通過CAN控制器和CAN收發器連接配接到CAN總線上。
Tips ：通常來講，ECU内部內建了CAN控制器和CAN收發器，但是也有沒內建的，需要自己外加。
1.3 CAN信号表示
在CAN總線上，利用CAN_H和CAN_L兩根線上的電位差來表示CAN信号。CAN總線上的電位差分為顯性電平和隐性電平。其中顯性電平為邏輯0，隐性電平為邏輯1。
ISO11898标準（125kbps ~ 1Mbps）和ISO11519标準（10kbps ~ 125kbps）中CAN信号的表示分别如下所示：
1.4 CAN信号傳輸
發送過程：
CAN控制器将CPU傳來的信号轉換為邏輯電平（即邏輯0-顯性電平或者邏輯1-隐性電平）。CAN發射器接收邏輯電平之後，再将其轉換為差分電平輸出到CAN總線上。
接收過程：
CAN接收器将CAN_H 和 CAN_L 線上傳來的差分電平轉換為邏輯電平輸出到CAN控制器，CAN控制器再把該邏輯電平轉化為相應的信号發送到CPU上。
概括的講：
- 發送方通過使總線電平發生變化，将其資訊傳遞到CAN總線上。
- 接收方通過監聽總線電平，将總線上的消息讀入自己的接收器。
2 CAN通信的特點
2.1 多主工作方式
所謂多主工作方式，指的是：總線上的所有節點沒有主從之分，大家都處于平等的地位。反應在資料傳輸上，即是：在總線空閑狀态，任意節點都可以向總線上發送消息。
Tips: <總線空閑狀态>：當總線上的上出現連續的11位隐性電平，那麼總線就處于空閑狀态。也就是說對于任意一個節點而言，隻要它監聽到總線上連續出現了11位隐性電平，那麼該節點就會認為總線目前處于空閑狀态，它就會立即向總線上發送自己的封包。
至于為什麼連續出現11位隐性電平，就可以判定+總線處于空閑狀态，這個問題可以結合CAN協定的幀結構來進行了解。
在多主工作方式下：
- 最先向總線發送消息的節點獲得總線的發送權；
-
當多個節點同時向總線發送消息時，所發送消息的優先權高的那個節點獲得總線的發送權。
例如：Node_A和Node_B同時向總線發送各自的消息Msg_1和Msg_2，如果Msg_1的優先級比Msg_2高，那麼Node_A就獲得了總線的發送權。
2.2 非破壞性位仲裁機制
在CAN協定中，所有的消息都以固定的幀格式發送。當多個節點同時向總線發送消息時，對各個消息的辨別符（即ID号）進行逐位仲裁，如果某個節點發送的消息仲裁獲勝，那麼這個節點将擷取總線的發送權，仲裁失敗的節點則立即停止發送并轉變為監聽（接收）狀态。
例如：Node_A和Node_B同時向總線發送各自的消息Msg_1和Msg_2，那麼對Msg_1的ID号ID_1和Msg_2的ID号ID_2進行逐位仲裁，如果仲裁結果是：ID_1的優先級比ID_2高，那麼Msg_1在仲裁中獲勝，于是發出Msg_1這條封包的節點Node_A就獲得了總線的發送權。同時，Msg_2在仲裁中失敗，于是Node_B就轉換到監聽總線電平的狀态。
這種仲裁機制既不會造成已發送資料的延遲，也不會破壞已經發送的資料，是以稱為非破壞性仲裁機制。這種仲裁方式的實作機制參見本系列筆記的第二篇CAN協定資料幀與遙控幀中的介紹。
2.3 系統的柔性
CAN總線上的節點沒有“位址”的概念，是以在總線上增加節點時，不會對總線上已有節點的軟硬體及應用層造成影響。
2.4 通信速度
在同一條CAN線上，所有節點的通信速度（位速率）必須相同，如果兩條不同通信速度總線上的節點想要實作資訊互動，必須通過網關。
例如：汽車上一般有兩條CAN總線：500kbps的驅動系統CAN總線和125kbps的舒适系統CAN總線，如果驅動系統CAN總線上的發動機節點要把自己的轉速資訊發送給舒适系統CAN總線上的轉速表節點，那麼這兩條總線必須通過網關相連。
2.5 資料傳輸方式
CAN總線可以實作一對一，一對多以及廣播的資料傳輸方式，這依賴于驗收濾波技術。驗收濾波技術的實作機制參見本系列筆記的第二篇CAN協定幀結構中的介紹。
2.6 遠端資料請求
某個節點Node_A可以通過發送“遙控幀”到總線上的方式，請求某個節點Node_B來發送由該遙控幀所指定的封包。具體實作方式參見本系列筆記的第二篇CAN協定幀結構中的介紹。
2.7 錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢複功能
- 所有的節點都可以檢測出錯誤（錯誤檢測功能）；
- 檢測出錯誤的節點會立即通知總線上其它所有的節點（錯誤通知功能）；
- 正在發送消息的節點，如果檢測到錯誤，會立即停止目前的發送，并在同時不斷地重複發送此消息，直到該消息發送成功為止（錯誤恢複功能）。
2.8 故障封閉
節點能夠判斷錯誤的類型，判斷是暫時性的資料錯誤（如噪聲幹擾）還是持續性的資料錯誤（如節點内部故障），如果判斷是嚴重的持續性錯誤，那麼節點就會切斷自己與總線的聯系，進而避免影響總線上其他節點的正常工作。
CAN通信的上述特點都是基于CAN協定所定義的多種幀結構來實作的，是以，在下一篇筆記對CAN的幀結構有了了解之後，再做進一步的詳細解釋。
3 CAN通信網絡結構
3.1 OSI基本參照模型
實際上，CAN總線網絡底層隻采用了OSI基本參照模型中的資料鍊路層、傳輸層。而在CAN網絡高層僅采用了OSI基本參照模型的應用層
3.2 CAN協定網絡層次
在CAN協定中，ISO标準隻對資料鍊路層和實體層做了規定。對于資料鍊路層和實體層的一部分，ISO11898和ISO11519-2的規定是相同，但是在實體層的PMD子層和MDI子層是不同的。
在CAN總線，每一層網絡中定義的事項如下：
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