如何才能更好实现CAN模块之间数据传输
iso 11898-1定义了哪些内容？相关项目如何测试？本文为您解读。
一、关于iso 11898
iso是世界性的标准化组织，主要任务是制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作，与其他国际性组织合作研究有关标准化问题。is0 11898由以下部分组成：
iso11898-1：数据链路层和物理层信号
iso11898-2：高速接入单元
iso11898-3：低速容错接入单元
iso11898-4：时间触发通讯
iso11898-5：低功耗的高速接入单元
iso11898-6：选择性唤醒的高速接入单元
最新的iso 11898-2、iso 11898-5和iso 11898-6已经取代iso 11898-2:2003、iso 11898-5:2007和iso 11898-6:2013。
二、iso11898-1的定位
对比标准的osi通讯协议模型，iso 11898-1定义了can的数据链路层和部分物理层，如图1。数据链路层和物理层具体可分为逻辑链路控制、媒介访问控制、物理层编码、物理层介质、物理层媒介依赖。
图1 iso 11898的定位
三、适用范围
iso11898-1旨在实现can模块之间数据链路层上的信息规范。控制器区域的网络是一种串行通信协议，用于道路车辆和其他控制领域，支持分布式实时控制和多路复用。iso11898-1：2015适用于经典can帧与灵活can帧（can-fd）。经典的can帧有效载荷达8个字节，比特率最高允许1 mbit/s。最新的can帧（can-fd）帧格式允许比特率高于1 mbit/s，并且有效载荷大于每帧8字节。新帧架构（can-fd）兼容经典帧结构。
图2 新旧帧关系
四、基本概念
so11898-1详细列举出can总线涉及到的基本概念。具体细节请读者参考原文，此处不再展开。
图3 基本概念
四、can层体结构
iso 11898-1包含逻辑链接控制子层（llc）、介质访问控制子层（mac）、物理编码子层（pcs）。其中llc包括接受过滤、过载通知以及恢复管理；mac层包括数据封装与解封、帧编码、介质访问管理、错误检测、序列及反序列；pcs层包括位编码、位解码以及同步。
图4 iso 11898包含的规范
五、mac数据的一致性
要传送的消息是由llc产生的，通过节点的控制器主机接口和数据链路层的子层传输到mac子层。mac子层将把整个消息存储在一个临时缓冲区中，该缓冲区在传输开始之前被填充。当传送的信息被传送到mac的子层时，llc子层应检查数据错误。如果检测到数据错误，就不会启动传输。如果在检测到数据错误时已经启动，那么节点将被切换到总线监控模式或进入受限的操作模式，接收节点将不会看到一条有效消息。
图5 自动错误过滤
六、错误及恢复
为了避免设备因自身原因影响其他正常节点，11898-1固定每个can控制器都有一个发送错误计数器（tec）和接收错误计数器（rec）。转换流程如图6。
主动错误状态：这是设备正常状态，设备正常参加通信，当检测到错误时发送错误标识。
被动错误状态：检测出错误后，设备将发送被动错误标识。
总线状态关闭：因为自身严重问题使总线自身进入总线关闭状态，该状态下无数据收发。
图6 设备状态转换
七、一致性测试
can总线实际应用中总会遇到很多问题，因此对总线的各个方面做一致性测试十分必要。can的一致性测试包括物理层一致性测试、数据链路层一致性测试、应用层一致性测试。参考iso 11898-1，可使用canscope对can总线做数据链路层一致性测试，包括图7内的测试项目。
图7 一致性测试项目
采样点测试：该测试旨在验证can 控制器的波特率采样点位置。采用干扰的手段，将采样点位置的逻辑电平破坏，则这个 can 报文将出现错误。以此就可以确定干扰的位置为采样点位置。
图8 采样点测试
can2.0b 兼容测试：测试被测设备dut 是否能兼容can2.0b 的扩展帧，不会发出错误帧。根据gmw14242，要求在dut在接收扩展帧时，不会有错误帧发出。测试平台架构如图9所示。
图9 can2.0b兼容性测试
报文标示符测试：测试被测dut 发出的报文标识符（id）是否符合预期。根据iso11898-1，要求在dut在发送所有应用报文，都具备正确的id。如图10在数据长度框、帧id框内进行关键字检索，查找异常帧。
图10 报文标示符测试
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iso11898-2：高速接入单元
iso11898-3：低速容错接入单元
iso11898-4：时间触发通讯
iso11898-5：低功耗的高速接入单元
iso11898-6：选择性唤醒的高速接入单元
最新的iso 11898-2、iso 11898-5和iso 11898-6已经取代iso 11898-2:2003、iso 11898-5:2007和iso 11898-6:2013。
二、iso11898-1的定位
对比标准的osi通讯协议模型，iso 11898-1定义了can的数据链路层和部分物理层，如图1。数据链路层和物理层具体可分为逻辑链路控制、媒介访问控制、物理层编码、物理层介质、物理层媒介依赖。
图1 iso 11898的定位
三、适用范围
iso11898-1旨在实现can模块之间数据链路层上的信息规范。控制器区域的网络是一种串行通信协议，用于道路车辆和其他控制领域，支持分布式实时控制和多路复用。iso11898-1：2015适用于经典can帧与灵活can帧（can-fd）。经典的can帧有效载荷达8个字节，比特率最高允许1 mbit/s。最新的can帧（can-fd）帧格式允许比特率高于1 mbit/s，并且有效载荷大于每帧8字节。新帧架构（can-fd）兼容经典帧结构。
图2 新旧帧关系
四、基本概念
so11898-1详细列举出can总线涉及到的基本概念。具体细节请读者参考原文，此处不再展开。
图3 基本概念
四、can层体结构
iso 11898-1包含逻辑链接控制子层（llc）、介质访问控制子层（mac）、物理编码子层（pcs）。其中llc包括接受过滤、过载通知以及恢复管理；mac层包括数据封装与解封、帧编码、介质访问管理、错误检测、序列及反序列；pcs层包括位编码、位解码以及同步。
图4 iso 11898包含的规范
五、mac数据的一致性
要传送的消息是由llc产生的，通过节点的控制器主机接口和数据链路层的子层传输到mac子层。mac子层将把整个消息存储在一个临时缓冲区中，该缓冲区在传输开始之前被填充。当传送的信息被传送到mac的子层时，llc子层应检查数据错误。如果检测到数据错误，就不会启动传输。如果在检测到数据错误时已经启动，那么节点将被切换到总线监控模式或进入受限的操作模式，接收节点将不会看到一条有效消息。
图5 自动错误过滤
六、错误及恢复
为了避免设备因自身原因影响其他正常节点，11898-1固定每个can控制器都有一个发送错误计数器（tec）和接收错误计数器（rec）。转换流程如图6。
主动错误状态：这是设备正常状态，设备正常参加通信，当检测到错误时发送错误标识。
被动错误状态：检测出错误后，设备将发送被动错误标识。
总线状态关闭：因为自身严重问题使总线自身进入总线关闭状态，该状态下无数据收发。
图6 设备状态转换
七、一致性测试
can总线实际应用中总会遇到很多问题，因此对总线的各个方面做一致性测试十分必要。can的一致性测试包括物理层一致性测试、数据链路层一致性测试、应用层一致性测试。参考iso 11898-1，可使用canscope对can总线做数据链路层一致性测试，包括图7内的测试项目。
图7 一致性测试项目
采样点测试：该测试旨在验证can 控制器的波特率采样点位置。采用干扰的手段，将采样点位置的逻辑电平破坏，则这个 can 报文将出现错误。以此就可以确定干扰的位置为采样点位置。
图8 采样点测试
can2.0b 兼容测试：测试被测设备dut 是否能兼容can2.0b 的扩展帧，不会发出错误帧。根据gmw14242，要求在dut在接收扩展帧时，不会有错误帧发出。测试平台架构如图9所示。
图9 can2.0b兼容性测试
报文标示符测试：测试被测dut 发出的报文标识符（id）是否符合预期。根据iso11898-1，要求在dut在发送所有应用报文，都具备正确的id。如图10在数据长度框、帧id框内进行关键字检索，查找异常帧。
图10 报文标示符测试
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