CAN协议通信「建议收藏」

CAN协议通信「建议收藏」CAN协议广泛应用于车辆诊断通信中,学习它的过程,就像学习一种与车辆沟通的语言,让我更深入的了解汽车的世界。感受汽车的精彩

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:
在这里插入图片描述

(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:

0011+FS BS STmin/ESTmin
30 00 28

(1)FS(Flow state): 流的状态.

FS 定义 内容说明
0 连续输出 传输的帧数能达到最大值
1 等待 正在等待连续帧
2 溢出 收到的有效数据长度超多缓冲区大小
3-F 保留 保留

(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.

BS 内容说明
00 表示连续传输的信息可以达到最大值
01-FF 表示每个数据包可以传输的最大帧数

(3)STmin/ESTmin: 指定连续帧之间的发送时间间隔

STmin/ESTmin 定义 内容说明
00-7F 0-127ms 表示连续帧之间的发送时间间隔至少为指定时间间隔
80-F0 保留 保留
F1-F9 100-900微秒 表示连续帧之间的发送时间间隔至少为指定时间间隔
FA-FF 保留 保留

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;

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