STM32单片机高级篇-物联网通信之CAN通讯（学习笔记）

1.CAN通讯介绍

CAN（Controller Area Network控制器局域网，简称CAN或CAN bus）是一种丰富的车用总线 标准。

设计用于不需要主机的情况下，允许网络上的单片机和仪器相互通信。

它基于消息传递协议 ，设计之初在车辆上复用通用线缆，以降低铜线使用量，后来也被其他行业所使用。

CAN拥有良好的弹性调整能力，可以在现有网络中增加节点而不用在软硬件中做出调整。

2.物理层

2.1.CAN网络节点

• 一个CAN控制器

  • 核心功能 ：它负责 CAN 报文的发送与接收控制，完成总线显性 / 隐性电平解析、帧结构处理、数据校验、位时序控制及总线仲裁等功能，并通过 CAN_Tx/CAN_Rx 引脚与外部收发器交互，将逻辑电平信号转换为总线差分信号。
    • 隐性电平：总线无驱动，差分电压接近 0，对应逻辑 1
    • 显性电平：总线被主动驱动，存在明显差分电压，对应逻辑 0
  • 位置：通常集成在 MCU 内部，是 CAN 通信的协议处理核心。

• 一个CAN收发器

  • 核心功能：实现逻辑电平 ↔ 总线差分电平转换，将 CAN 控制器的 TTL 逻辑信号转为 CAN_H/CAN_L 差分信号，同时提供总线驱动、抗干扰与隔离保护。
  • 位置：位于控制器与物理总线之间，属于外部接口芯片。我开发用的是PD1050收发器芯片。

• STM32 特性：片内集成 CAN 控制器，无需外接协议芯片，仅需外接 CAN 收发器。

• CAN控制器和CAN收发器之间通过CAN_Tx和CAN_Rx信号线相连接。

• CAN收发器和CAN总线之间使用CAN_High、CAN_Low信号线相连

2.2.CAN网络节点发数据流程

1. MCU 内部的 CAN 控制器准备好二进制数据。
2. 控制器通过 CAN_Tx 线，把逻辑电平信号发给收发器。
3. 收发器将逻辑电平转换为差分电平 ：
   • 逻辑 0 → 显性电平（CAN_H 拉高、CAN_L 拉低，差分电压大）
   • 逻辑 1 → 隐性电平（CAN_H 和 CAN_L 电压接近，差分电压≈0）
4. 差分信号通过 CAN_H/CAN_L 输出到 CAN 总线上，被其他节点接收。

2.3.CAN网络节点接收数据流程

通过收发器接收总线上的数据到控制器上时，则是与发送数据流程相反。

1. 收发器把总线上收到的CAN_High和CAN_Low信号转换成普通的逻辑电平信号。
2. 通过CAN_RX输出到控制器中。

2.4.CAN总线网络

2.4.1.CAN总线网络介绍

当CAN线上接入多个设备时，就构成了CAN总线网络。

根据接法不同，总线网络分闭环总线网络 、开环总线网络 2种。

2.4.2.闭环总线网络

闭环总线网络: CAN总线上CAN_High和CAN_Low两端通过120欧电阻连接形成闭合回路，这样的CAN总线网络就称闭环总线网络。

协议标准：遵循 ISO11898 高速 CAN 标准，最高通信速率 1 Mbps，对应最大传输距离约 40 m。

不同CAN协议标准对比如下表。

协议类型	最高速率	典型传输距离	说明
ISO 11898-2（高速 CAN）	1 Mbps	约 40 m	传统车载、工业主流，应用最广泛
CAN FD	5~10 Mbps	数米	数据段提速，短距离高速场景使用
CAN XL	20~50 Mbps	更短距离	新一代超高带宽、大数据负载总线

闭环总线网络连接如下图所示。

扩展：

• CAN FD（ISO 11898-1 扩展)：CAN FD 协议在数据段可支持 5 Mbps 高速率（最高甚至 10 Mbps），适合短距离板间或设备间通信，传输距离随速率提升而显著缩短（5 Mbps 时通常仅数米）。
• CAN XL：CAN FD 协议在数据段可支持 20Mbps 高速率（最高甚至 50 Mbps）

2.4.3.开环总线网络

开环总线网络： CAN总线上CAN_High和CAN_Low左端分别串联一个2.2K欧的电阻，两根总线独立不形成闭环，这样的CAN总线网络就称开环总线网络。

协议标准：遵循 ISO11519-2 标准低速，远距离的"开环网络"。最大传输距离1Km，通信速率最高125Kbps。

2.5.差分信号

2.5.1.差分信号介绍

CAN_High和CAN_Low走一对差分信号。

传统的单端信号传输：一根信号线一根地线。

差分传输是一种信号传输技术，差分传输在这两个根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。

信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。

在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近，且在同一层面的两根线。

2.5.2.差分信号优缺点

• 优点
  • 抗干扰能力强：干扰噪声一般会等值、同时的被加载到两根信号线上。而其差值为0，即噪声对信号的逻辑意义不产生影响。
  • 能有效抑制电磁干扰（EMI）：由于两根信号线靠得很近且信号幅值相等，这两根线与地线之间的耦合电磁场也相等，同时他们的信号极性相反，其电磁将相互抵消。因此对外界和受外界的电磁干扰也小。
• 缺点
  • 差分信号一定要走两根等长、等宽、紧密靠近，且在同一层面的线。对电路板比较小、走线比较紧张的情况下，给布线带来挑战。

串口通信协议的演进，也体现出差分传输的优势：

RS232（非差分，两根线）→ RS485（半双工差分，两根线分时收发）→ RS422（全双工差分，收发各一组差分线，共四根）。

差分信号线具有这些优点，在USB协议、485协议、以太网协议及CAN 协议的物理层中，都使用了差分信号传输。

2.5.3.差分信号原理

以 ISO 11898-2 高速 CAN 为例，CAN 总线通过 CAN_High 与 CAN_Low 的电压差值 来传输逻辑 0/1：

• 逻辑1（隐性电平）：
  • 电平状态：CAN_High = CAN_Low=2.5V
  • 电压差：VH-VL=0V
  • 物理表现：总线无主动驱动，两根线电压相等，差分电压接近 0。
• 逻辑0（显性电平）：
  • 电平状态：CAN_High = 3.5V，CAN_Low=1.5V
  • 电压差：VH-VL=2V
  • 物理表现：总线被主动驱动，CAN_High 拉高、CAN_Low 拉低，形成明显电压差。
    
    
    CAN 总线之所以是「线与」逻辑，是因为它的电平由所有节点共同决定：只要有一个节点发送显性电平（逻辑 0），总线就表现为显性，等价于所有节点输出做逻辑与运算。这种机制是 CAN 总线实现高效、可靠仲裁的基础。
    CAN 线与逻辑的物理本质：显性电平为主动驱动，隐性电平为被动悬浮。
    发送逻辑 0 时，节点会通过电流主动将 CAN_H 拉高、CAN_L 拉低，其驱动力远大于被动悬浮状态，因此只要有一个节点输出显性电平，总线就会被强制拉为显性。

3.协议层

3.1.CAN 总线的广播通信机制

CAN总线是广播类型的总线 。

这意味着所有节点都可以侦听到所有传输的报文，无法将报文单独发送给指定节点。

但是CAN硬件能够本地过滤功能，让每个节点对报文选择性地做出响应。每个节点可以通过设置验收滤波器，只对符合 ID 规则的报文进行接收和处理，对无关报文直接忽略。这种 "全网广播 + 本地过滤" 的模式，既保证了数据的共享性，又避免了节点 CPU 资源的浪费。.

3.2.CAN 报文的内容寻址与短帧特性

1. 内容寻址而非地址寻址

   传统串口、以太网等通信方式，通常在报文中携带明确的目标地址 / 源地址，用于指定收发双方。

   而 CAN 报文中不包含任何节点地址，采用内容寻址方式：

2. 短报文设计

   CAN 总线采用短帧结构传输，报文长度有限，最大实用数据负载为 94 位。

   短帧带来的优势非常明显：

3.3.CAN的帧(报文)种类

CAN总线上传输的报文有5种类型（或帧）：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。

1. 数据帧

   数据帧是最常用的报文类型，用于发送单元向接收单元发送数据。

   • 携带报文 ID 与 0~8 字节数据；
   • 分为标准数据帧（11 位 ID）和扩展数据帧（29 位 ID）；
   • 所有正常的业务通信都依靠数据帧完成。

2. 远程帧

   远程帧用于接收单元向具有同样id的发送单元请求发送数据，自身不携带数据段。

   • 格式与数据帧类似，但无数据域；
   • 某节点发送对应 ID 的远程帧，拥有该 ID 数据的节点会自动回复数据帧；
   • 实现 "按需请求数据" 的通信方式。

3. 错误帧

   错误帧当检测出错误时，向其他单元通知错误的帧。

   • 用于通知全网当前总线出现异常；
   • 触发错误处理机制，如报文重发、节点错误计数累加；
   • 是 CAN 高可靠性的重要保障机制。

4. 过载帧

   过载帧用于节点向总线申请延迟，告知其他节点自身暂时无法接收新报文。

   • 常见于节点处理速度不足、接收缓冲区满等场景；
   • 强制总线空闲一段时间，避免数据丢失；
   • 过载帧并不常用，因为当今的CAN控制器会非常智能化地避免使用过载帧。

5. 帧间隔

   用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧。

其中，错误帧、过载帧、帧间隔都是由硬件自动完成，没有办法用软件来控制。对于一般使用者来说，只需要掌握数据帧和遥控帧。

数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式，标准格式有11位标识符，扩展格式有29位标识符。

3.4.数据帧（Data Frame）

数据帧是CAN总线中最核心的报文类型，用于实现总线上各节点间的数据传输，其结构具有固定规范，可分为标准帧和扩展帧两类。其中标准帧是最常用的类型，以下重点介绍其具体结构：

3.4.1.标准帧结构

标准帧结构由帧起始SOF、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段、帧结束EOF 七个大部分组成，如下图所示即为标准帧结构。

针对上图标准帧结构的各段进行解释说明：

1. 帧起始：Start Of Frame-SOF

   • 位长：1bit，固定为显性信号（逻辑0）。
   • 作用：明确表示数据帧（或远程帧）的传输开始。
   • 发送规则：仅能在总线处于空闲状态时，发送帧起始信号。

2. 仲裁段

   仲裁段（Arbitration Field）主要用于总线仲裁，包含两个核心部分：标识符位（Identifier field-ID）和远程发送请求位（Remote Transfer Request-RTR）。

   • 标识符位 ：
     • 长度：11位（11bit），范围为ID10 ~ ID0，传输时按照ID10至ID0的顺序进行。
     • 作用：它属于功能性地址，CAN总线的接收节点会通过该标识符，对数据帧进行过滤筛选，判断是否接收该报文。
   • 远程发送请求位RTR ：
     • 长度：1位（1 bit）
     • 作用：是区分当前帧的类型。其中显性信号（逻辑0）代表数据帧（Data Frame），隐性信号（逻辑1）代表远程帧（Remote Frame）。

3. 控制段

   控制段（Control Field）一共6位，包括IDE位（Identifier Extension） 、R0位 、DLC段（Data Length Code）。

   • IDE位（ID扩展位 ）：
     • 位长：1位
     • 作用：用于区分标准格式与扩展格式。显性电平（逻辑0）代表标准格式，隐性电平（逻辑1）代表扩展格式。
   • R0位
     • 位长：1位。
     • 作用：保留位，方便以后扩展使用。
   • DLC段
     • 位长：4位（对应 DLC3、DLC2、DLC1、DLC0 四个独立位）。
     • 作用：用于表示数据段包含的字节数，有效值范围为0～8，是接收方解析数据长度的唯一依据。
     • 编码规则 ：4 位 DLC 通过不同的显性 / 隐性信号组合，与 0~8 字节数据一一对应，具体编码逻辑如下表所示：
       

4. 数据段

   数据段（Data Field）是数据帧的核心内容，它是节点要发送的原始信息。

   • 长度范围：由 DLC 段决定，包含0 ~ 8 个字节（即 0~64 位），是 CAN 协议中数据承载的唯一区域。
   • 传输顺序：严格遵循 ** 高位先行（MSB first）** 规则，即每个字节的最高位（Bit7）优先发送，最低位（Bit0）最后发送。
   • 边界约束 ：数据段实际发送的字节数，必须与 DLC 声明的长度一致。
     若有效数据不足 DLC 规定长度，剩余字节 / 位需用 隐性电平（逻辑 1） 填充，保证帧结构完整连续。 示例说明

     假设 DLC = 2，表示本次数据段长度固定为 2 字节（16 位）。

     而当前有效业务数据只有 1 字节 0x12，不足 2 字节。

     发送时处理方式：

     1. 先发送有效数据：0x12
     2. 剩余 1 字节用隐性电平填充，即 0xFF
     3. 最终数据段为完整 2 字节：0x12 0xFF

     对 CAN 控制器而言，这就是合法的 2 字节数据段；

     接收方收到后，由上层应用协议决定是使用全部 2 字节，还是只取前 1 字节为有效数据。

5. CRC段

   CRC段（CRC Field）包含CRC校验码和界定符2个部分。

   • CRC校验码
     • 长度：CRC校验码长度为15bits。
     • 作用 ：用于校验传输是否正确。对帧起始、仲裁段、控制段、数据段的所有数据进行循环冗余校验，接收方通过校验结果判断传输过程是否出现位错误。
   • 界定符
     • 长度：1bit。
     • 电平：固定为 隐性电平（逻辑 1）
     • 作用 ：作为分隔标志，表示CRC校验码区域结束（固定为逻辑1），为后续 ACK 段做准备，保证帧结构边界清晰。

6. ACK段

   ACK段（ACK Field）是应答，包含ACK确认位 和界定符。

   • ACK确认位
     • 长度：1bit隐性位（逻辑 1）。
     • 作用：发送端的ACK确认位默认为隐性位，接收端接收到正确的CRC校验位后，把这ACK确认位的值置为显性位，说明接收端接收到了数据。
   • 界定符
     • 长度：1bit。
     • 电平：固定为 隐性电平（逻辑 1）。
     • 作用：作为分隔标志，与后面的帧结束隔开。

7. 帧结束

   帧结束段 EOF(End Of Frame)由发送节点发送的7个隐性位表示结束。

3.4.2.扩展帧结构

扩展帧（Extended Frame）在标准帧基础上同时修改了仲裁段与控制段，其余段结构与标准帧完全一致。

• 核心差异1：仲裁段
  结构：11 位基本 ID + SRR + IDE + 18 位扩展 ID + RTR（共 32 位）

  • SRR 位 ：固定为隐性电平（1），仅为占位位，用来替代标准帧中 RTR 所在位置，仅用于总线兼容与仲裁，不参与帧类型判断。
    SRR 设为隐性 1，目的是让标准帧在总线竞争时优先级更高，保证向下兼容。
  • IDE 位：固定为隐性电平（1），标识当前为扩展帧。
  • 18 位扩展 ID：在 11 位基本 ID 后追加，使总 ID 长度达到 29 位，极大扩展了 CAN 总线的寻址空间。
  • RTR位：唯一用于区分数据帧与远程帧的标志位，与标准帧定义完全一致，不受 SRR 位影响。

• 核心差异2：控制段
  结构：R1 + R0 + DLC

  • R1：扩展帧新增的保留位，固定为显性电平（0），为协议扩展预留。
  • R0 ：保留位，固定为显性电平（0）。
    R0、R1 设为显性 0，只是普通保留位，遵循协议默认填充规则，无仲裁竞争目的。
  • DLC：4 位数据长度码，用于表示数据段字节数，范围 0~8，功能与标准帧一致。

• 其余段结构

  控制段、数据段、CRC 段、ACK 段、帧结束，与标准帧完全相同，保证协议兼容性与可移植性。

3.5.远程帧（Remote Frame）

远程帧相比数据帧没有数据段，其他段一样。

3.6.CAN总线仲裁机制

CAN 总线采用非破坏性位仲裁机制，CAN总线处于空闲状态的时候，最先发送消息的单元（节点）获得发送权。

报文 ID 数值越小，优先级越高 。当多个节点同时开始发送报文时，从仲裁段（报文 ID）的第一位起逐位进行仲裁，连续输出显性电平越多的节点越能继续发送；一旦某个节点发送隐性电平而总线上出现显性电平（CAN 总线为线与逻辑，显性电平对应逻辑 0，节点主动驱动总线产生差分电压；隐性电平对应逻辑 1，总线仅为高阻悬浮无差分电压，因此显性电平会覆盖隐性电平），则该节点竞争失败，失去总线占有权并转为接收模式。竞争失败的节点会自动监测总线状态，待总线再次空闲时立即重新尝试发送。

当某个节点发送数据帧的同时，另一节点以远程帧请求数据时，数据帧优先级高于远程帧。

由此可见，报文 ID 与 RTR 位共同参与 CAN 总线仲裁，这也是 RTR 位（用于区分数据帧与远程帧）被设计在仲裁段中的原因。

3.7.CAN的位时序

3.7.1 位时序的定义

CAN 总线的位时序，是对每一位数据的时间长度进行划分和定义的规则，核心是明确位周期、时间分段及采样点位置，为数据可靠采样提供基础。

3.7.2 位时序的核心作用

规定总线上传输的每一位的时间框架（位周期），明确采样点的标准位置，确保收发双方对"何时读取数据"形成共识，是 CAN 总线可靠通信的前提。

3.7.3 位时序的核心构成

CAN 总线的每一个位周期（即单个比特的时间长度），通常分为4个核心时间分段，各分段协同作用，确保采样准确，具体细节如下：

3.7.3.1 基础概念

• 时间量子（TQ）：是 CAN 位时序的最小时间单位，由节点内部时钟分频得到，位周期的总时长 = 各分段时长之和（通常为8~25个 TQ）。
• 位时间（Bit Time）：4个时间分段的总时间，即传输一位数据所需的总时间。
• 时间量化器：将位时间分为若干等长的时间单元（即 TQ），Sync、Pro-seg、Phase 1、Phase 2 四个分段的时间均为 TQ 的整数倍。
• TQ 长度设置：可根据传输速率需求调整，在 STM32 的 CAN 外设中，通过设置波特率分频器的值来确定 TQ 的大小。

每一位周期的时间分段示意图如下：

3.7.3.2 四个核心时间分段详解（结合位同步机制）

四个时间分段并非独立存在，而是与位同步（硬同步、重同步）深度绑定，每一段的设计都直接服务于时钟偏差补偿和采样准确性。

核心逻辑 ：

通过分段协同，配合硬同步、重同步机制，抵消时钟偏差累积，确保采样点始终稳定在位周期中心区域。

• 同步段为硬同步提供触发与对齐基础；
• 相位缓冲段 1/2 为重同步提供动态调整空间；
• 传播段为两种同步机制扫清延迟干扰。

参考结构图，具体解析如下：

• 同步段（Sync Segment）

  • 核心作用：检测总线帧SOF位（或数据段）电平跳变，为硬同步（或重同步）提供触发条件，是整个位同步机制的基础，确保节点与总线时序快速对齐。
  • 时间长度 ：长度固定为1个时间量子（TQ），不可动态调整，是整个位周期中唯一长度固定的分段。
  • 同步检测与触发机制 ：
    1. 跳变沿来源判断 ：
       • 若跳变沿来自 SOF（帧起始）位 ：触发硬同步，强制将节点时序重置到同步段起点，完成全局时序对齐，不进入 "失步判定" 流程。
       • 若跳变沿来自 数据段 / 仲裁段等非 SOF 位 ：进入重同步检测流程。
    2. 重同步检测流程 ：
       • 若跳变沿被包含在同步段范围内：判定节点与总线时序同步，无需调整，维持当前位时序。
       • 若跳变沿落在传播段或相位缓冲段 1 内 ：判定为时序失步，触发重同步机制 ，通过调整相位缓冲段 1/2 的长度，将采样点拉回位周期中心。
       • 若跳变沿落在相位缓冲段 2 内：属于异常时序偏差，通常被判定为总线错误，触发相应的错误处理。

• 传播段（Propagation Segment）

  • 核心作用：补偿总线传输延迟与节点内部电路延迟，为硬同步、重同步提供准确、无延迟的电平信号，避免延迟干扰同步判断。

    • 总线传输延迟：信号在CAN总线上传输过程中产生的时间延迟；
    • 节点内部电路物理延迟：包括发送单元的发送延迟和接收单元的接收延迟。

  • 时间长度：长度至少为1个时间量子（TQ），实际应用中通常配置为1~8个TQ，可根据总线长度、节点数量灵活调整。

• 相位缓冲段1（Phase Buffer Segment 1）

  • 核心作用：专为重同步设计，可动态调整长度，初步补偿收发端的时钟偏差；当同步段检测到时序失步时，通过调整自身长度实现同步校准。
  • 调整规则 ：在重新同步阶段，若检测到时序失步，其时间长度可自动加长，带动同步段后移，从而将采样点向位周期中心调整。
  • 时间长度：初始大小可配置为1~8个TQ；重同步时（进入重新同步阶段后），可根据失步程度自动加长（根据失步方向调整），灵活补偿时钟偏差。

• 相位缓冲段2（Phase Buffer Segment 2）

  • 核心作用：与相位缓冲段 1 配合，共同服务于重同步，进一步精细调整采样点位置，确保采样点始终处于位周期的中心区域------该区域电平最稳定，可最大程度避免采样错误。
  • 调整规则 ：在重新同步阶段，可根据时序失步（不同步）情况自动缩短自身长度，带动同步段前移，与相位缓冲段1的"加长"调整形成配合，精准校准采样点。
  • 时间长度：初始大小可配置为2~8个TQ；进入重新同步阶段后，可自动缩短（根据失步方向调整），实现采样点的精准校准。

3.7.4.位时序面临的核心问题------时钟偏差

3.7.4.1 时钟偏差的产生原因

CAN 总线无统一时钟线，各节点使用独立内部时钟，收发双方时钟频率天生存在微小差异（即时钟偏差）。

3.7.4.2 时钟偏差的累积效应（对比UART）

• UART 场景：帧长仅10位左右，微小时钟偏差来不及累积，采样点仍在有效位范围内，通信可靠。
• CAN 场景：一帧数据位数远超10位，偏差持续累积，导致采样点偏离位中心，最终引发采样错误。

3.7.4.3 采样错误的直观体现（附示意图）

如下图所示，是仅靠固定波特率计时、不进行同步调整时，CAN 长帧的采样情况：

图中核心细节：接收端时钟偏快（位宽更短），采样点从第1位开始漂移，前10位（UART帧长）采样正常，第14位时采样点超出位范围，引发采样错误。

3.7.5 位同步（解决时钟偏差）

3.7.5.1 核心目的

动态调整采样时刻，抵消时钟偏差累积带来的采样偏移，确保采样点始终对准位周期中心，保障 CAN 长帧通信可靠，避免因时序偏差导致的采样错误。

3.7.5.2 两种同步方式

CAN 总线通过两种同步方式，结合位时序的分段设计（同步段、相位缓冲段），实现时钟偏差的补偿，具体如下：

• 硬同步

  • 触发条件 ：当一个节点检测到数据帧的 SOF 起始位 时，触发硬同步操作。
  • 核心作用：快速校准时序基准，将采样点对准电平跳变沿，解决突发的时序偏差，对应同步段的跳变检测功能。
  • 操作过程：执行硬同步时，控制器的时间基准会立即调整，与检测到的电平跳变沿对齐，确保节点内部时间基准与数据帧时间基准一致。

• 重同步 ：在检测到总线上的时序与节点使用的时序有相位差时（即总线上的非 SOF 位跳变沿 不在节点时序的同步段SS范围内），通过**延长相位缓冲段1（PBS1段）或缩短相位缓冲段2（PBS2段）**来获得同步（即让总线上的非 SOF 位跳变沿重新回到节点时序的同步段SS范围内）。

所有同步机制都是由CAN控制器硬件自动完成。而开发者只需要设置TQ 时间长度和位时序分段TQ数量，就可以确定CAN通讯的波特率。

3.7.6 设置CAN波特率

• CAN 波特率

  CAN 波特率由通讯节点共同约定：

  • 单个时间量子 TQ 的时间长度
  • 每一位数据包含多少个 TQ

  满足以上两点，即可唯一确定 CAN 波特率。

• 设置方法

  • TQ 时间长度：根据目标波特率调整时钟分频，在 STM32 CAN 外设中，通过配置 BRR（波特率预分频器）寄存器确定单个时间量子（Time Quantum, TQ）的时长。
  • 位时序分段TQ数量 ：手动为传播段、相位缓冲段 1、相位缓冲段 2分别分配对应的 TQ 数量 （各分段 TQ 数量范围参考 3.7.3.2算），同步段固定是 1 TQ，不需要配置，硬件自动计算。
    四个分段的 TQ 数量之和，构成一个完整位周期的总 TQ 数。

• 计算CAN波特率

  假设右图中的1Tq=1us ，而每个数据位由20个Tq 组成，则传输一位数据需要时间为20us，> 从而每秒可以传输的数据位个数为: 1 *1000000/20= 50000

  这个每秒可以传输的数据位的个数就是CAN通讯的波特率，比如上面的波特率就是50kbps。

3.6.CAN的位填充

3.6.1 位填充的核心作用

CAN 总线使用NRZ 非归零编码，如果总线长时间保持同一电平（连续很多个 1 或 0），没有电平跳变沿，接收端就无法触发重同步，收发时钟偏差会持续累积，最终导致采样错误。

位填充 与位同步配合，共同保证总线传输时序的正确性：

• 位同步：利用跳变沿校准位时序，把采样点拉回稳定位置
• 位填充：主动制造跳变沿，保证重同步能一直有触发条件

3.6.2 发送端填充规则

发送端在发送帧起始到 CRC 序列这段数据时，遵循：

连续出现 5 个相同电平（5 个 1 或 5 个 0），

自动插入 1 个相反电平（5 个 1 后插 0；5 个 0 后插 1）。

插入目的：强制产生跳变沿，让接收端可以触发重同步，避免同步丢失。

3.6.3 接收端对位填充的处理

接收端会完整接收包括填充位在内的所有总线电平，并按以下逻辑处理：

• 正常采样与同步 :
  接收端依然按照四个时间分段 + 重同步机制，对每一位进行采样，插入的填充位产生的跳变沿，会正常触发重同步，修正时钟偏移，保证采样点稳定。
• 检测并删除填充位 :
  接收端同样统计连续相同电平的位数：
  • 当检测到连续 5 个相同电平 后，紧跟的第 6 位相反电平，识别为位填充位；
  • 接收端自动丢弃该填充位，不将其送入数据缓冲区；
  • 后续位继续按原始数据规则解析。
• 填充错误检测
  • 若连续 5 个相同电平后，第 6 位仍然相同 ，判定为位填充错误（Stuff Error）；
  • CAN 控制器会自动识别该错误并进入相应错误处理流程。

一句话概括：填充位只用于同步，不参与实际数据；接收端采样时用它同步，同步完就扔掉，只还原原始有效数据。