原文：https://www.canfd.net/canbasic.html
1 概述与应用
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）最早为解决汽车中多控制器串行通信而设计，采用ISO 11898系列标准：
ISO 11898‑1定义了数据链路层和帧格式；
ISO 11898‑2定义高速CAN（最高1 Mb/s），常用于发动机、电机等实时性要求高的设备；
ISO 11898‑3定义低速CAN（最高125 kb/s），用于车身灯光、门控等低速控制。
在ISO 11898基础上，SAE J1939（250 kb/s）广泛应用于商用车和工程机械；乘用车则常由OEM基于ISO 11898自定义更高层协议。CAN网络通常通过网关将动力系统、车身电子和诊断仪（OBD/UDS）等子网连接起来，虽然有更高性能的协议出现，但因低成本及可靠性，CAN仍占据汽车网络主流地位。
2 基本特征
差分双绞线：CAN_H和CAN_L双绞线差分传输，抗共模干扰能力强。
多主广播：任何节点随时可发送报文，报文以ID而非物理地址标识，各节点根据ID筛选处理。
无损仲裁：当多节点同时发送时，通过“非破坏性按位仲裁”决定优先级（ID值越小优先级越高），其它节点自动退让，无需重传。
灵活接收滤波：各节点可设置接受ID列表，减少CPU负担。
远程帧支持：节点可发送远程帧（RTR）请求特定ID的数据，数据源节点收到后响应数据帧。
强健错误检测：集成位填充、CRC、格式检测、应答检测等多种错误检测机制，并通过错误计数器进行故障隔离与总线管理。
3 CAN分层结构
CAN协议遵循简化的OSI模型，主要包括：
物理层（ISO 11898‑2/‑3）：差分电平、连接方式、同步方法；
数据链路层（ISO 11898‑1）：帧格式、仲裁、错误检测与纠正、总线管理；
应用层及以上：由J1939、UDS、OBD等协议定义。
4 物理层
物理连接：双绞线拓扑，末端需各并联120 Ω终端电阻；
电平与同步：隐性位（逻辑1）为两线电平接近，显性位（逻辑0）为CAN_H上升、CAN_L下降，实现差分检测；
速率与距离：高速CAN最高1 Mb/s可覆盖数十米，250 kb/s和500 kb/s常用于几十到上百米的网络布局。
5 消息帧结构
数据帧：包括起始位（SOF）、仲裁场（11位或29位ID）、控制场（DLC）、数据场（0–8 字节）、CRC场、ACK场、结束位（EOF）。
远程帧：与数据帧结构类似，但不含数据场，用于请求数据。
错误帧：由检测错误的节点发送，包含错误标志（6 显性位或6 隐性位）和错误界定符（8 隐性位）。
过载帧：用于通知发送节点延迟，下游节点发送过载标志和过载界定符。
帧间隔：每帧结束后发送3 位隐性位（ITM）后进入总线空闲，错误被动节点还会额外发送8 隐性位暂停 .
6 非破坏性按位仲裁
CAN使用NRZ编码，显性位（0）覆盖隐性位（1）。当多个节点同时发送ID字段时，所有节点逐位比较总线电平，隐性位节点在检测到显性位后停止发送并转为接收，直至总线空闲后再重新竞争。
显性电平用逻辑“0”表示显性位，隐性电平用逻辑“1”表示隐性位， 总线仲裁中遵循线与逻辑，显性电平覆盖隐性电平，被覆盖的节点将竞争失败，转为接收节点。
7 位填充与CRC
位填充：若在SOF至CRC序列中出现5个连续同极性位，自动插入1位相反极性位，以保证同步。接收端同样执行去填充操作。
CRC校验：使用15位多项式（x¹⁵+x¹⁴+x¹⁰+x⁸+x⁷+x⁴+x³+1）对SOF至数据域进行模2运算，接收端复算并比对CRC序列，检测传输差错。
共有3个填充位，其中第3个填充位之前的5个连续的相同极性位包含了第2个填充位，因此填充位也被视为总线数据，判断是否出现连续5个相同极性位。
8 故障检测与总线管理
CAN定义五种错误类型：位错误、位填充错误、CRC错误、应答错误、格式错误。每节点维护发送错误计数器（TEC）和接收错误计数器（REC），根据错误计数器值可处于：
主动错误（Error Active）：可正常发送错误帧；
被动错误（Error Passive）：发送被动错误帧并在后续等待；
离线（Bus Off）：当TEC>255时隔离节点，需手动或自动恢复才能重新参与总线。 故障界定和节点状态转换通过预设阈值和错误标志来实现 .
9 使用控制器收发CAN报文
多数CAN控制器（如RapidECU）提供多通道，可通过软件API：
设置波特率（常用125/250/500 kbps或1 Mb/s）；
发送报文：指定通道、ID、帧类型、数据长度及数据内容；
接收报文：配置过滤器与缓冲区，触发方式或轮询方式获取指定ID的报文。