CAN（Controller Area Network）是一種用于汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)的通信協(xié)議。它具有高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。CAN數(shù)據(jù)幀是CAN通信中的基本數(shù)據(jù)單位，它由多個(gè)字段組成，每個(gè)字段都有其特定的作用。

1. 幀起始位（SOF）

幀起始位是CAN數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)位，用于表示一個(gè)新幀的開始。在CAN總線上，幀起始位是一個(gè)顯式的位，其值為“0”，用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀和空閑位。幀起始位的出現(xiàn)，通知CAN控制器和CAN節(jié)點(diǎn)，一個(gè)新的數(shù)據(jù)幀即將開始傳輸。

2. 仲裁場（Arbitration Field）

仲裁場是CAN數(shù)據(jù)幀中用于確定數(shù)據(jù)幀優(yōu)先級的部分。它由11位標(biāo)識符（ID）組成，其中最高位為主導(dǎo)位（DOM，Dominant Bit），其余10位為從屬位（SOM，Subordinate Bit）。在CAN總線上，多個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，但只有一個(gè)數(shù)據(jù)幀能夠成功傳輸。仲裁場的作用就是確定哪個(gè)數(shù)據(jù)幀具有更高的優(yōu)先級，從而能夠成功傳輸。

在仲裁過程中，主導(dǎo)位的優(yōu)先級高于從屬位。如果兩個(gè)數(shù)據(jù)幀的主導(dǎo)位相同，那么比較它們的從屬位，從屬位較小的數(shù)據(jù)幀具有更高的優(yōu)先級。如果兩個(gè)數(shù)據(jù)幀的主導(dǎo)位和從屬位都相同，那么它們具有相同的優(yōu)先級，這種情況下，哪個(gè)數(shù)據(jù)幀能夠成功傳輸是隨機(jī)的。

3. 控制場（Control Field）

控制場是CAN數(shù)據(jù)幀中用于描述數(shù)據(jù)幀類型和長度的部分。它由6位組成，其中最低位為幀類型位（FT，F(xiàn)rame Type），其余5位為數(shù)據(jù)長度碼（DLC，Data Length Code）。

幀類型位用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。數(shù)據(jù)幀用于傳輸實(shí)際的數(shù)據(jù)，而遠(yuǎn)程幀用于請求其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)幀類型位為“0”時(shí)，表示這是一個(gè)數(shù)據(jù)幀；當(dāng)幀類型位為“1”時(shí)，表示這是一個(gè)遠(yuǎn)程幀。

數(shù)據(jù)長度碼用于描述數(shù)據(jù)幀中數(shù)據(jù)場的長度。DLC的取值范圍為015，表示數(shù)據(jù)場的長度為08字節(jié)。當(dāng)DLC為0時(shí)，表示數(shù)據(jù)場為空；當(dāng)DLC為18時(shí)，表示數(shù)據(jù)場的長度為18字節(jié)；當(dāng)DLC為9~15時(shí)，表示數(shù)據(jù)場的長度為8字節(jié)。

4. 數(shù)據(jù)場（Data Field）

數(shù)據(jù)場是CAN數(shù)據(jù)幀中用于傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)的部分。它的大小由控制場中的數(shù)據(jù)長度碼（DLC）確定。數(shù)據(jù)場可以包含0~8字節(jié)的數(shù)據(jù)，每個(gè)字節(jié)由8位組成。數(shù)據(jù)場可以傳輸各種類型的數(shù)據(jù)，如傳感器數(shù)據(jù)、控制命令等。

5. CRC場（CRC Field）

CRC場是CAN數(shù)據(jù)幀中用于錯(cuò)誤檢測的部分。它由15位組成，其中前12位為CRC序列（CRC Sequence），后3位為CRC界定符（CRC Delimiter）。CRC序列是通過對數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclic Redundancy Check）計(jì)算得到的，用于檢測數(shù)據(jù)在傳輸過程中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。CRC界定符是一個(gè)固定的位模式，用于標(biāo)識CRC序列的結(jié)束。

6. ACK場（Acknowledgment Field）

ACK場是CAN數(shù)據(jù)幀中用于確認(rèn)數(shù)據(jù)幀成功接收的部分。它由2位組成，其中第1位為應(yīng)答位（ACK Slot），第2位為應(yīng)答界定符（ACK Delimiter）。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)成功接收并校驗(yàn)數(shù)據(jù)幀后，它會在ACK場的應(yīng)答位發(fā)送一個(gè)顯式的“0”位，表示數(shù)據(jù)幀已被成功接收。發(fā)送節(jié)點(diǎn)檢測到這個(gè)應(yīng)答信號后，會認(rèn)為數(shù)據(jù)幀傳輸成功。

7. EOF場（End of Frame Field）

EOF場是CAN數(shù)據(jù)幀的最后一個(gè)部分，用于表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。它由7個(gè)隱式的“1”位組成，用于將數(shù)據(jù)幀與其他幀或空閑位區(qū)分開來。當(dāng)CAN控制器或節(jié)點(diǎn)檢測到EOF場時(shí)，它們會認(rèn)為當(dāng)前數(shù)據(jù)幀傳輸結(jié)束，準(zhǔn)備接收下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或進(jìn)入空閑狀態(tài)。

總結(jié)：

CAN數(shù)據(jù)幀由多個(gè)字段組成，每個(gè)字段都有其特定的作用。幀起始位表示數(shù)據(jù)幀的開始；仲裁場用于確定數(shù)據(jù)幀的優(yōu)先級；控制場描述數(shù)據(jù)幀的類型和長度；數(shù)據(jù)場傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)；CRC場用于錯(cuò)誤檢測；ACK場用于確認(rèn)數(shù)據(jù)幀的成功接收；EOF場表示數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。這些字段共同保證了CAN數(shù)據(jù)幀的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，使其成為汽車和工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛使用的通信協(xié)議。