什么是CAN总线负载率

在CAN总线网络里，还有一个经常被大家提起的概念-总线负载率，负载率，顾名思义，就是指这段时间内总线上实际传输的信息量/理论上可传输的最大信息量。

不知道大家平时怎么理解一个“概念”或“定义”，洒家的小窍门是“咬文爵字”和“抠字眼”。

具体要抠哪些字眼，可以参考老罗的锤子手机原创、最近被微信抄了去的big bang大爆炸。这个概念里，有两个需要重点理解的点：“这段时间”、“理论最大信息量”。

“这段时间”可长可短，也意味着负载率是可变的。需要特别关注的有两个：平均负载率和峰值负载率。根据洒家多年的小经验，平均负载率大多低于40-50%，峰值负载率也不超过70-80%。

因此我们需要关注负载率超了具体产生的影响：

针对某个具体的CAN网络，从技术上来说，把原本30%的平均负载率提高到50%也没啥，但是还是建议30%，或许30%最保险吧。

另外，“理论上可以传输的最大信息量”取决于总线速率。具体来说，低速CAN为125kbps，高速CAN为500kbps，CAN-FD为2Mbps，再往上，Flexray站出来说了“此吾家事，汝不得预也！”。

在制定负载率时，会牵涉到一个概念-报文时长。洒家不少同事说起报文时长来，经常不清不楚，模模糊糊。其实，真正找到关键，问题就很简单了。

报文时长的计算公式：报文时长=位时长x报文位数。

在这个公式里，位时长当然等于速率的倒数，比如125kbps的通信速率，位时长=8us。而报文位数，则取决于CAN报文的结构。报文结构如下图所示：

一个完整的CAN报文由七个不同的Field（场/域/段）组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结尾。

SOF为帧起始，标志着数据帧和远程帧的起始，由一个单独的“显性”位组成。

仲裁场包括识别符和远程发送请求位（RTR）。识别符的长度为11位。

控制场由6个位组成，包括数据长度代码和两个将来作为扩展用的保留位。

数据场由数据帧中的发送数据组成。它可以为0～8 个字节。

CRC场包括CRC序列（CRC SEQUENCE），其后是CRC界定符（CRC DELIMITER）。CRC序列为15位，CRC界定符包含一个单独的“隐性”位 。

应答场长度为2个位，包含应答间隙（ACK SLOT）和应答界定符（ACK DELIMITER）。

帧结尾由一标志序列界定。这个标志序列由7 个“隐性”位组成。

所以一个8字节的数据帧的位数为1（帧起始）+ 12（仲裁场）+ 6（控制场）+ 64（数据场）+ 16（CRC场）+ 2（应答场）+ 7（帧结尾）= 108位。

报文之间存在帧间空间INTERFRAME SPACE。帧间包括间歇场、总线空闲的位场。间歇场包括3 个“隐性”的位。总线空闲的（时间）长度是任意的。所以，一个8字节的数据帧至少需要（108+3+1）* bitrate的时长，对于125kbps，需要0.896ms。

审核编辑：汤梓红