本文主要介绍 CAN 总线协议的基本概念，目的是让大家对 CAN 总线协议有一个大概的认知，具体的协议规范将在后续章节介绍。

所有标准的工业通信系统都必须符合国际标准化组织（ISO）所定义的 OSI（开放系统互联模型）开放协议标准。下图是在 OSI 参考模型下描述的 CANopen 通信系统。

实际上，由于 CAN-bus 的国际标准只对物理层和数据链路层制定了规范，并没有定义应用层的规范。因此，CAN 用户要么采用自己定义的应用层协议，要么采用通用的应用层协议。显然，后者是更好的选择，能够使产品更加通用和国际化。

CANopen 协议就是在现场总线 CAN-bus 之上定义的一套应用层协议，其核心是对象字典和多种通信方式，所有 CANopen 功能均被映射到一个或多个 CAN 报文。

在 CAN 网络中，总线电平分为两种 —— 显性电平 和 隐性电平。显性电平覆盖隐性电平。也就是说，当来自同一 CAN 网络的各个不同总线设备同时发送显性电平和隐性电平时，总线上只会出现显性电平；仅当网络上的所有总线设备同时发送隐性电平时，总线上才会出现隐性电平。

CAN 规范中定义，隐性电平的逻辑值为 1，显性电平的逻辑值为 0。

为了识别 CAN 总线上的传输信息，必须通过一种固定的格式来打包（封装）这些信息。通常，使用“帧”（Frame）来描述这些格式。

在 CAN 总线上传输的帧一共有四种类型 —— 数据帧、远程帧、错误帧、超载帧。每一个帧都由多个称为“域”（Field）的信息区构成，而每一个域又包含一个或多个位。

下图展示了 CAN 标准格式数据帧的组成。

数据帧由7段构成

各个域的说明如下：

CRC段、ACK段、帧结束对于软件工程师来说可以不关注，比较重要的是理解仲裁段、控制段和数据段的含义。另外，没有数据段的数据帧一般用作心跳。

远程帧也称为遥控帧，它的作用是向其他单元请求数据。比如设备 A 希望设备 B 向自己发送数据，那么设备 A 就向总线发送一个带有设备 B 的帧 ID 的遥控帧，设备 B 就会将数据发送的总线上。

需要注意，CAN 总线协议是广播的。远程帧也包含帧 ID，当 CAN 总线上有远程帧与数据帧同时要发送时，也要根据 ID 的优先级仲裁，如果 ID 相同则数据帧具有更高优先级。

顾名思义，错误帧是在检测到错误时发送到 CAN 总线上的帧，分为主动错误帧和被动错误帧两类。

每一个 CAN 总线芯片都会有错误计数器，初值为 0。假设设备 A 总是发送错误。A 发送一个数据帧后，发现有错误（这个发现错误的功能也是硬件实现的，应该是 A 发送数据的同时，也在校验总线上的数据），则 A 会将自己的错误计数器加 8，并发送一个主动错误帧，其他设备如