CAN2.0规范学习研究

NRZ编码存在的一个问题就是当连续传输n多个0或者n多个1时，发送者和接收者没法进行同步。

NRZI 编码（Non-Return-to-ZeroInverted Code）和 NRZ 的区别就是 NRZI 用信号的翻转代表一个逻辑，信号保持不变代表另外一个逻辑。

  USB 传输的编码就是 NRZI 格式，在 USB 中，电平翻转代表逻辑 0，电平不变代表逻辑1（NRZI 遇 0 翻转，遇 1 不变）：NRZI编码如下图所示：

NRZI编码

翻转的信号本身可以作为一种通知机制，而且可以看到，即使把 NRZI 的波形完全翻转，所代表的数据序列还是一样的，对于像 USB 这种通过差分线来传输的信号尤其方便.

   但是同样，NRZ 和 NRZI 都没有自同步特性，但是可以用一些特殊的技巧解决。比如，先发送一个同步头，内容是 0101010 的方波，让接受者通过这个同步头计算出发送者的频率，然后再用这个频率来采样之后的数据信号，就可以了。
  在 USB 中，每个 USB 数据包，最开始都有个同步域（SYNC），这个域固定为 00000001，这个域通过 NRZI 编码之后，就是一串方波（复习下前面：NRZI 遇 0 翻转遇 1 不变），接受者可以用这个 SYNC 域来同步之后的数据信号。
  此外，因为在USB的NRZI编码下，逻辑0会造成电平翻转，所以接受者在接受数据的同时，根据接收到的翻转信号不断调整同步频率，保证数据传输正确.
  但是，这样还是会有一个问题，就是虽然接受者可以主动和发送者的频率匹配，但是两者之间总会有误差。假如数据信号是1000个逻辑1，经过USB的NRZI编码之后，就是很长一段没有变化的电平，在这种情况下，即使接受者的频率和发送者相差千分之一，就会造成把数据采样成 1001 个或者999个1了。        
  USB 对这个问题的解决办法，就是强制插 0，也就是传说中bit-stuffing，如果要传输的数据中有7个连续的1，发送前就会在第6个1后面强制插入一个0，让发送的信号强制出现翻转，从而强制接受者进行频率调整。接受者只要删除6个连续1之后的0，就可以恢复原始的数据了。

   而CAN协议当位流里有连续5个1或者连续5个0时，便在位流里插入一个补充位，而接收器则自动删除这个补充位，换句话说，最长等待5个bit的时间，各节点就可以进行同步。需注意连续6个相同的位表示ERRORFLAG,

   bit-stuffing的示意图如下所示：图中白色的为填充位

                                   位填充示意图

关于NRZ编码就介绍到这里。下面我们将介绍CAN2.0的规范

CAN2.0规范分为A和B两部分，其中A定义了标准帧，B定义了标准帧和扩展帧。

      
                                                            标准数据帧示意图

有图可以看出数据帧由如下及部分组成：

SOF                                          起始帧

ARBITRATIONFIELD              仲裁域

CTRLFIELD                              控制域

DATAFIELD                             数据域

CRC  FIELD                              校验域

ACKFIELD                               确认域

EOF                                          终止帧

数据域的长度可以为0

   MESSAGE ID 用于寻址，它在总线网络中是唯一的。CAN控制器一般都有一个验收码寄存器和验收屏蔽寄存器，当接收到消息ID时，控制器检查验收寄存器为1的位有哪些，那么就不去判断MESSAGEID的相应位，剩下的位如果和验收寄存器的值相等，那么就接收该消息。

   MESSAGE ID号越小表示优先级越高，多个节点同时发送数据时总线通过该域进行仲裁，传输优先级高的节点继续传输，失去传输资格的节点在总线空闲时重新传输。仲裁的过程如下图所示：

   
                                                          CAN仲裁过程示意图
                                                                                                                                                                          如图，仲裁采用的是按位仲裁的方式，谁的大值出现的早谁就先退出仲裁。

INTERMISSIONFIELD 用于区区分开两个连续的帧