CAN协议通信「建议收藏」

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

简介

CAN(Controller Area NetWork)是局域网络控制器的简称；在汽车诊断行业，它充当了一系列汽车设备制造的标准，其中包括ECU（electronic Control Unit）的设计及制造；因此，在与汽车ECU通信的过程中，我们必须遵循这个标准，就是我们常说的CAN协议；
本章节简要介绍一下CAN2.0的车辆通信协议的使用，对于 CAN OSI的七层模型等则不做说明；

CAN协议通信

CAN通信根据协议结构而言分为标准CAN和拓展CAN；拓展CAN比标准CAN多了两个字节，然后请求应答需要交换ID外基本与标准CAN相同，故这里主要介绍标准CAN协议。

标准CAN协议

(1)，标准帧：11个字节的标准帧，其协议格式如下图所示：

（2）在标准帧中，根据发送命令数据的长短，可分为单帧，多帧；使用着两种方式与车辆进行通信；

单帧

单帧指的是有效数据长度小于等于7的帧（请求数据只需要一帧就可以发送完成）；适用于简单命令；
例1：
Req:07 E0 08 02 10 03 00 00 00 00 00
Ans:07 E8 08 02 50 03 00 00 00 00 00

命令解析：

1，上面的命令一般作为传统汽车的系统进入命令,让诊断工具（下面统称为tool）可以进去汽车ECU的命令；
Req（请求）:07 E0 08 02 10 03 00 00 00 00 00
07 E0：作为toolID，相当于自己的身份证，用于与车辆验证身份；
—- 08: 表示后面的数据位长度，即8个数据位字节，一般固定为08；
—- 02: 表示实际有效数据位长度，即后面实际有两个字节的数据；
10 03：作为实际有效字节(PID+SID),它表示系统进入的命令；
00 00 00 00 00 ：填充字节，无意义，为满足标准can的字节数而存在；

Ans（应答）:07 E8 08 02 50 03 00 00 00 00 00
07 E8 : 汽车ECUID；每个ECU都有的唯一标识符；响应tool的请求；
—-08 ：表示后面的数据位长度，即8个数据位字节，一般固定为08；
—-02 ：表示实际有效数据位长度，即后面实际有两个字节的数据；
50 03：表示请求的肯定应答(（PID+0x40）+ SID),及允许进入系统；
00 00 00 00 00 ：填充字节，无意义，为满足标准can的字节数而存在；
上述解其中涉及了PID（Process ID）和SID（Service ID）的概念；关于某个PID具体意思在CAN2.0中都做了规定，可以查询ISO 11898文档进行查询
肯定应答： PID + 0X40
否定应答： 7F + PID+否定类型
（注：否定类型在CAN2.0中也做了规定，可以查询）

多帧

多帧指的是大于7个有效字节的帧，需要发送多次才能将数据发送完成，如上所示 “02”表示有效字节数，但我们想想，一个字节所能表示的最大有效字节不过是0xFF个，如果一条命令需要大量数据时，一个字节所代表的字节数就不够用了；因此协议中将另一个字节的4个bit作为有效长度位；将最大有效字节数拓展到了0xFFF个有效字节;便于大量数据的发送和接收；
例1：
Req:07 E0 08 02 21 01 00 00 00 00 00
Ans: 07 E8 08 10 3E 61 4D 58 47 52 38
Req:07 E0 08 30 00 28 00 00 00 00 00
Ans: 07 E8 08 21 31 52 4A 4E 33 4A 49
Ans: 07 E8 08 22 44 58 4E 38 4C 4E 48

命令解析：

1，上面的命令一般作为读取车辆数据流(发动机转速，机油温度等)命令；
（注：–表示空格）
Req（请求）:07 E0 08 02 21 01 00 00 00 00 00
07 E0：作为toolID，相当于自己的身份证，用于与车辆验证身份；
—- 08: 表示后面的数据位长度，即8个数据位字节，一般固定为08；
—- 02: 表示实际有效数据位长度，即后面实际有两个字节的数据；
21 01：作为实际有效字节(PID+SID),它表示读取车辆数据流命令；
00 00 00 00 00 ：填充字节，无意义，为满足标准can的字节数而存在；

Ans:07 E8 08 10 12 61 4D 58 47 52 38
Req:07 E0 08 30 00 28 00 00 00 00 00
Ans: 07 E8 08 21 31 52 4A 4E 33 4A 49
Ans: 07 E8 08 22 44 58 4E 00 00 00 00
07 E8 : 汽车ECUID；每个ECU都有的唯一标识符；响应tool的请求；
—-08 ：表示后面的数据位长度，即8个数据位字节，一般固定为08；
——1 ：表示多帧标志说明，且该帧数位多帧的第一帧；
–0 12 ：表示实际有效数据位长度，即后面实际有0x012个字节的数据；
—–30：3 :表示流控制帧，对发送参数进行设置，0:表示可以连续发送；
—–21: 2 :表示连续帧，1：表示发送帧需要（1-F，在从0-F循环）；
0x12 个有效字节：61 4D 58 47 52 38 31 52 4A 4E 33 4A 49 44 58 4E
（其中61表示PID+0x40,即0x21 + 0x40 = 0x61,表示肯定应答）
00 00 00 00 ：填充字节,为满足标斜体样式准can的11个字节数而存在；

第一帧制帧详细解析：

第一帧：07 E8 08 10 12 61 4D 58 47 52 38
第一帧结构：0001+FF_DL
（注：第一帧共两个字节，高位4个bi为0001固定值，后12bit表示FF_DL）
(1) FF_DL:有效数据总长度 ，范围0x08-0xFFF Bytes

连续帧详细解析：

连续帧：连续帧是发送第一帧后面没有传完的数据。
Ans: 07 E8 08 21 31 52 4A 4E 33 4A 49
Ans: 07 E8 08 22 44 58 4E 00 00 00 00
连续帧结构：0002+SN
(2)SN:连续帧的序号，从0x21开始，满0x2F后从0x20开始循环计数。

流控制帧详细解析：

流控制帧：Req:07 E0 08 30 00 28 00 00 00 00 00
流控制帧结构：

(1)FS(Flow state): 流的状态.

(2)BS(Block Size): 可传输的数据块的大小(帧)，表示最大能传输多少帧.

(3)STmin/ESTmin: 指定连续帧之间的发送时间间隔

结束语

这是我对于CAN协议的总结，如有错漏，还望广大网友指正，标准CAN协议适用于大多数的车辆诊断通信，CAN2.0在物理层和链路层做出规定；但J1939在CAN协议的基础上，最网络层做出了规定，大家有兴趣可以看看J1939协议；