CAN （ Controller Area Network），也就是控制局域网络，简称为 CAN。CAN 最早是 由德国 BOSCH(博世)开发的，目前已经是国际标准(ISO 11898)，是当前应用最广泛的现场总线 之一。BOSCH 主要是做汽车电子的，因此 CAN 一开始主要是为汽车电子准备的，事实也是如此，CAN 协议目前已经是汽车网络的标准协议。

下图以汽车电子为例，汽车上有空调、车门、发动机、大量传感器等，这些部件都是通过 CAN 总线连在一起形成一个局域网络。

can总线下有分不同的can网络，每个can网络速率会不一样比如125Kbps的网络和500Kbps，每个网络下的can单元就是一个节点，同一网络下的单元速率必须保持统一。

CAN 总线主要应用于汽车电子和工业领域，尤其是汽车领域，汽车上大量的传感器与模块都是通过 CAN 总线连接起来的。CAN 总线目前广泛的应用于工业自动化、船舶、汽 车、医疗和工业设备等方面。

在总线空闲时，所有单元都可以发送消息（多主控制），而两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的 单元则立刻停止发送而进行接收工作。

与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。

通信速度快，距离远

最高 1Mbps（距离小于 40M），最远可达 10KM（速率低于 5Kbps）

CAN 总线传输速度可达 1Mbps/S，最新的 CAN-FD 最高速度可达 5Mbps/S，甚至更高。CAN 传输速度和总线距离有关， 总线距离越短，传输速度越快。

具有错误检测、错误通知和错误恢复功能

所有单元都可以检测错误（错误检测功能），检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单 元（错误通知功能），正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束 发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。

故障封闭功能

当总线上某个单元发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。

连接节点多

CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际 上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增 加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。

CAN 总线使用两根线来连接各个单元：CAN_H 和 CAN_L.通过电位差来确定逻辑电平。CAN 总线电平分为显性电平和隐性电平两种。

总线空闲状态的时候一直处于隐性。看不到电位差。

CAN 网络中的所有单元都通过 CAN_H 和 CAN_L 这两根线连接在一起：

每个单元的CAN_H 接总线的CAN_H、CAN_L接总线的CAN_L，CAN 总线两端要各接一个 120Ω的端接电阻，用于匹配总线阻抗， 吸收信号反射及回拨，提高数据通信的抗干扰能力以及可靠性。

TJA1050 是 一个CAN 收发器，通过 TJA1050 向外界提供 CAN_H 和 CAN_L 总线，R10 是一个 120 欧的端接匹配电阻。

CAN 协议提供了 5 种帧格式来传输数据：

那么数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种，标准格式有 11 位标识符(ID)，扩展格式有 29 个标识符(ID).

可以看到无论是标准格式还是扩展格式，一共7个字段：

无论是标准格式还是扩展格式，都是由一个位的显性电平 0 来表示帧起始。

表示帧的优先级，如下：

标准格式的ID为11位，ID10 到 ID0，最高 7 位 ID10~ID4 不能全为隐性(1)，也就是禁止 0X1111111XXXX。

扩展格式的ID为29位，基本 ID [ID28~ID18]，扩展 ID[ID17~ID0]。 基本 ID 与标准格式一样，禁止最高 7 位都为隐性。

表示数据的字节数及保留位。

前面r1 和 r0 为保留位，保留位必须以显性电平发送。DLC 为数据长度，高位在前，DLC 段有效值范围为 0~8。

传输的数据包含 0~8 个字节。MSB高位先传。上面数据段的 0~64 为 bit，对应到字节就是 0~8 字节。

用来数据校验，CRC 校准。检查帧传输错误。

CRC 段由 15 位的 CRC 值与 1 位的 CRC 界定符组成。计算帧的CRC值 与此CRC段进行比较，不一样就校验不成功。

用来确认接收是否正常.

ACK 段包含 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符。

帧结束由7位隐性位1组成。

什么时候开始去发收据帧呢？肯定要有人去控制，去请求啊，接收单元向发送单元请求数据的时候就用遥控帧。

遥控帧只有6个字段，和数据帧相比少了数据段。

遥控帧的 RTR 位为隐性的，数据帧的 RTR 位为显性，因此可以通过 RTR 位来区分遥控帧和没有数据的数据帧。遥控帧没有数据，因此 DLC 表示的是所请求的数据帧数据长度，遥控帧的其他段参考数据帧的描述即可。

接收或发送消息出错的时候使用错误帧来通知。

错误帧=错误标志+错误界定符。

错误标志有主动错误标志和被动错误标志两种，主动错误标志是 6 个显性位，被动错误标志是 6 个隐性位，错误界定符由 8 个隐性位组成。

接收单元尚未完成接收准备的话就会发送过载帧.

过载帧 = 过载标志 + 过载界定符

过载标志由 6 个显性位组成，与主动错误标志相同，过载界定符也是由 8 个隐性位组成，和错误界定符相同。

用于分隔数据帧和遥控帧。

3个隐性位+ n个隐性位(总线空闲)或者 3个隐性位+ 8个隐性位（延迟传送）+ n个隐性位（总线空闲）

注意：过载帧和错误帧前不能插入帧间隔。

当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。

上图可以看到单元1的仲裁段显性电平没有单元2多，因此仲裁失利，立刻转入接收状态工作，不再与单元 2 竞争，而单元 2 则顺利获得总线使用权，继续发送自己的数据。

CAN 总线，一个位分为 4 段：

这些段由 Tq(Time Quantum)组成，Tq 是 CAN 总线的最小时间单位。1 位由多少个 Tq 构成。

总结：帧由位构成，一个位 由 4 个段构成，每个段又由若干个 Tq 组成。

飞思卡尔恩智浦 I.MX6ULL 芯片带有 CAN 控制器，叫做FlexCAN，FlexCAN 符合 CAN2.0B 协议，速率高达1Mbps。

正常模式(Normal)、冻结模式(Freeze)、仅监听模式(Listen-Only)和 回环模式(Loop-Back)，另外还有两种低功耗模式：禁止模式(Disable)和停止模式(Stop)。

正常模式下，FlexCAN 正常接收或发送消息帧，所有的 CAN 协议功能都使能。

当 MCR 寄存器的 FRZ 位置 1 的时候使能此模式，在此模式下无法进行帧的发送或接收， CAN 总线同步丢失。

当 CTRL 寄存器的 LOM 位置 1 的时候使能此模式，在此模式下帧发送被禁止，所有错误 计数器被冻结，CAN 控制器工作在被动错误模式，此时只会接收其他 CAN 单元发出的 ACK 消 息。

当 CTRL 寄存器的 LPB 位置 1 的时候进入此模式，此模式下 FlexCAN 工作在内部回环模 式，一般用来进行自测。从模式下发送出来的数据流直接反馈给内部接收单元。

CTRL 寄存器中的 PRESDIV、PROPSEG、PSEG1、 PSEG2 和 RJW 这 5 个位域用于设置 CAN 位时序。 PRESDIV 为 CAN 分频值，也即是设置 CAN 协议中的 Tq 值，公式如下：

fCANCLK： FlexCAN 模块时钟，因 此只需要修改 PRESDIV 即可修改 FlexCAN 的 Tq 频率值。

SS：同步段(Synchronization Segment)，在 I.MX6ULL 参考手册中叫做 SYNC_SEG，此段固 定为 1 个 Tq 长度，因此不需要我们去设置。

PTS：传播时间段(Propagatin Segment)，FlexCAN 的 CTRL 寄存器中的 PROPSEG 位域设 置此段，可以设置为 0~7，对应 1~8 个 Tq。

PBS1：相位缓冲段 1(Phase Buffer Segment 1)，FlexCAN 的 CRTL 寄存器中的 PSEG1 位域 设置此段，可以设置为 0~7，对应 1~8 个 Tq。

PBS2：相位缓冲段 2(Phase Buffer Segment 2)，FlexCAN 的 CRTL 寄存器中的 PSEG2 位域 设置此段，可以设置为 1~7，对应 2~8 个 Tq。

SJW：再同步补偿宽度(reSynchronization Jump Width)，FlexCAN 的 CRTL 寄存器中的 RJW 位域设置此段，可以设置 0~3，对应 1~4 个 Tq。

最终FlexCAN的位时序如下：

那么SYNC+SEG+(PROP_SEG+PSEG1+2)+(PSEG2+1)就是总的 Tq。由此可以算出波特率就是：

𝐶𝐴𝑁波特率 = 𝑓𝑇𝑞 / 总 Tq

NXP 原厂已经写好了can总线驱动程序。由于本人没有仔细研究过drivers/net/can/flexcan.c驱动源码，因此不做can驱动源码分析，这里只进行使用测试了解一下。

打开imx6ull.dtsi，修改can1对应的引脚为自己使用的引脚，这里为uart3的cts和rts。

flexcan1节点默认nxp官方帮我们写好了，可以看到寄存器地址范围，中断引脚，时钟，状态默认是禁用的。因此需要我们外部dts使用的时候去使能它。

打开imx6ull-alientek-emmc.dts,使能该节点

make menuconfig进入网络子系统。开启如下选项：

可以看到选中后drivers/net/can/flexcan.c就会被编译进内核。

FlexCAN 驱动工作正常的话就会看到 CAN 对应的网卡接口：

busybox 自带的 ip 命令并不支持对 can 的操作，移植新的ip命令，也就是iproute2。iproute2 源码:https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/utils/net/iproute2/

编译完后就会得到ip命令这个可执行程序。替换到板端的默认busybox自带的ip程序。输入：

./ip -V

can-utils 工具源码： https://sources.buildroot.net/can-utils/

can-utils 这个工具来对 can0 网卡进行测试。我这里下载的can-utils-2020.02.04。

编译完后工具如下：

准备2块开发板，都有自己的can0单元。将两个开发板的 CAN 接口连接起来，注意，CAN_H 接 CAN_H，CAN_L 接 CAN_L。

ip link set can0 type can bitrate 500000

对2块板子都用该命令设置can参数，设置 can0 速度为 500Kbit/S，两个 CAN 设备的速度要设置为一样的！速度设置好 以后打开 can0 网卡：

ifconfig can0 up //打开 can0

使用 can-utils 里面的小工具进行数据收发测试:

A开发板用来接收数据:

candump can0 //接收数据

B开发板用来发送数据：

cansend can0 5A1#11.22.33.44.55.66.77.88

用 cansend 命令向接收单元发送 8 个字节的数据：0X11、0X22、0X33、 0X44、0X55、0X66、0X77、0X88。

“5A1”是帧 ID，“#”号后面的“11.22.33.44.55.66.77.88” 就是要发送的数据，十六进制。CAN2.0 一次最多发送 8 个字节的数据，8 个字节的数据之间用 “.”隔开。

这时接收的那块板子会打印数据如下：

在一个板子上可以进行 CAN 回环测试，不需要2个can单元。

如果回环测试成功的话那么开发板就会收到发送给自己的数据如下：