CAN总线是一种分布式的控制总线，它的网络由很多CAN节点构成，每个节点均由一个MCU（微控制器）、一个CAN控制器和一个CAN收发器构成，然后使用双绞线连接到CAN网络中。另外，在CAN总线的起止端都有一个120Ω的终端电阻，用来做阻抗匹配，以减少回波反射。
其网络拓扑结构如下图所示：
CAN 控制器是根据CAN_L和CAN_H上的电位差（即差分信号的形式）来判断总线电平。总线总线电平分为显性电平（对应逻辑0，电位差为2V左右）和隐性电平（对应逻辑1，电位差为0V），二者必居其一。发送方通过使总线电平发生跳变，将消息发送给接收方。
显性电平和隐性电平
总线上的电平有显性电平和隐性电平两种。
显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”。
“显性”具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。
数据帧
数据帧由 7 个段构成，包括：
（1）帧起始。表示数据帧开始的段。
（2）仲裁段。表示该帧优先级的段。
（3）控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
（4）数据段。数据的内容，一帧可发送0~8个字节的数据。
（5）CRC段。检查帧的传输错误的段。
（6）ACK段。表示确认正常接收的段。
（7）帧结束。表示数据帧结束的段。
(1) 帧起始（标准、扩展格式相同）
表示帧开始的段。1 个位的显性位（逻辑0）。
(2) 仲裁段（构成ID）
表示数据的优先级的段。标准格式和扩展格式在此的构成有所不同，如图：
*1 ID
从MSB开始，禁止高7位都为隐性，即不能：ID=1111111XXXX。
*2 RTR
远程请求位。0，数据帧；1， 遥控帧；
*3 SRR
替代远程请求位。设置为1（隐性电平）；
*4 IDE
标识符选择位。0，标准帧；1，扩展帧；
(3) 控制段
控制段由 6 个位构成，表示数据段的字节数。标准格式和扩展格式的构成有所不同。
*1 保留位（r0、r1）
保留位必须全部以显性电平发送。但接收方可以接收显性、隐性及其任意组合的电平。
*2 数据长度码（DLC）
数据的字节数必须为 0～8 字节。但接收方对 DLC = 9～15 的情况并不视为错误。
*3 IDE
标识符选择位。0，标准帧；1，扩展帧；
(4) 数据段
数据段可包含 0～8 个字节的数据。从 MSB（最高位）开始输出。
(5) CRC 段
CRC 段是检查帧传输错误的帧。由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符（用于与ACK段区别开来）构成。
*1 CRC的值计算范围包括：帧起始、仲裁段、控制段、数据段。
*2 接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较，不一致时会通报错误。
(6) ACK 段
ACK 段用来确认是否正常接收。由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 个位构成。
*1 发送单元的 ACK 段
发送单元在 ACK 段发送 2 个位的隐性位。
*2 接收单元的 ACK 段
接收到正确消息的单元在 ACK 槽(ACK Slot)发送显性位，通知发送单元正常接收结束。这称作“发 送 ACK”或者“返回 ACK”。
(7)，帧结束。由7个位的隐性位组成。标准帧和扩展帧在这个段格式完全一样。
遥控帧
接收单元向发送单元请求发送数据所用的帧。遥控帧由 6 个段组成。遥控帧没有数据帧的数据段。
遥控帧的构成如图 24 所示。
(1) 帧起始（SOF）
表示帧开始的段。
(2) 仲裁段
表示该帧优先级的段。可请求具有相同 ID 的数据帧。
(3) 控制段
表示数据的字节数及保留位的段。
(4) CRC 段
检查帧的传输错误的段。
(5) ACK 段
表示确认正常接收的段。
(6) 帧结束
表示遥控帧结束的段。
遥控帧和数据帧的区别
• 数据帧和遥控帧的不同
遥控帧的 RTR 位为隐性位，没有数据段。
没有数据段的数据帧和遥控帧可通过 RTR 位区别开来。
• 遥控帧没有数据段，数据长度码该如何表示？
遥控帧的数据长度码以所请求数据帧的数据长度码表示。
• 没有数据段的数据帧有何用途？
例如，可用于各单元的定期连接确认/应答、或仲裁段本身带有实质性信息的情况下。
其他的帧比较简单，这里不做介绍。
优先级的决定
在总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。
多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继
续发送。
仲裁的过程如图 28 所示。
位时序
帧是以位为单位的，由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率（波特率）。一个位可分为 4 段，分别是：
• 同步段（SS）
• 传播时间段（PTS）
• 相位缓冲段 1（PBS1）
• 相位缓冲段 2（PBS2）
这些段又由可称为 Time Quantum（以下称为 Tq）的最小时间单位构成。
也就是说，1 位分为 4 个段，每个段又由若干个 Tq 构成，这称为位时序。
1 位由多少个 Tq 构成、每个段又由多少个 Tq 构成等，可以任意设定位时序。通过设定位时序，多个单元可同时采样，也可任意设定采样点。
各段的作用和 Tq 数如下：
简要来说就是：
*1 同步段用来同步发送单元与接受单元的发送和接受的工作。
*2 传播时间段：属于一些硬件误差，无需理会。
*3 相位缓冲段：
举个例子：有两个单片机之间进行CAN通信，但是由于它们各自以独立的时钟进行工作，晶振可能存在偏差，导致时钟存在细微的误差，当发送数据较多时，这个误差会被逐渐放大，导致整个时序混乱，无法同步，这在汽车工业上是不允许的。
*4 再同步补偿宽度：其实就是一个由数个Tq组成的一个段，用来对同步误差进行补偿，下面对如何补偿进行阐述。
再同步
在接收过程中检测出总线上的电平变化时进行的同步调整。
每当检测出边沿时，根据 SJW 值通过加长 PBS1 段，或缩短 PBS2 段，以调整同步。但如果发生了超出 SJW值的误差时，最大调整量不能超过 SJW 值。再同步如图 34 所示。
