制御＆監視向け! 小型ネットワークCAN通信入門

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制御＆監視向け!
小型ネットワーク CAN 通信入門
第 4 回 CAN 通信の基本プロトコル
レセシブ
ドミナント
ドミナントとレセシブが
同時に送信されたら
レセシブ
ドミナント
ドミナントが優先される
図 1　CAN 通信の基本…レセシブよりドミナントが優先される
物理層の特性は前回解説
今回は CAN の通信プロトコルを紹介します．ISO
11898-1 として仕様化されており，主にデータリンク
層に関する規格が記述されています．
CAN は物理層とデータリンク層の規格を明確に分
けています．物理層が異なってもデータリンク層は変
わらないので，利用者はソフトウェアを変更すること
なく，物理層を選択できるというメリットがありま
す．また，デバイス・メーカはデータリンク層に相当
する仕様をコントローラ側に組み込み，物理層側はト
ランシーバ・レシーバというようにコンポーネントを
分けることで柔軟な利用が可能になります．物理層は
ISO 11898-2，ISO 11898-3 として規定されていますが，
他に 1Wire で利用する形態などもあります．
論理レベルの優劣
● CAN のレベルには優劣がある! ドミナント・
レベルとレセシブ・レベル
図 1 で示すように，CAN にはドミナントとレセシ
ブという二つの電圧レベルがあります．データ‘0’を
送る場合はドミナントのレベル，データ‘1’を送る場
合はレセシブのレベルになります．ドミナントは「優
勢な」
，レセシブは「劣勢な」という意味を持ち，衝突
した場合はドミナントが優先されます．
フレーム・フォーマット
フレーム・フォーマットとは CAN の通信データの
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御堂将太
構造を規定したものです．ネットワークでいうところ
のパケットに相当します．
CAN では次の 4 種類のフレームと，一つのスペー
スという構造があります．
1．データ・フレーム
2．リモート・フレーム
3．エラー・フレーム
4．オーバロード・フレーム
5．インターフレーム・スペース
データを送るフレームだけではなく，なぜ複雑な構
成になっているのかと思うかもしれませんが，それぞ
れのフレームやその構成にも意味があります．
● その 1：データ・フレーム
データ・フレームの構成を図 2 に示します．デー
タ・フレームという名前から予想できると思います
が，データを送る際に使われます．基本的にデータを
送るために使うフレームはこの 1 種類だけです．デー
タ量は可変で，0 〜 8 バイトを 1 フレームで送れます．
また，メッセージが衝突した際は，優先順位に従っ
て送信の可否を取り決めています．データ・フレーム
を構成しているフィールドには伝送誤りを検知する領
域も含まれており，これによって通信品質を確保しま
す．このようにデータ以外にも優先順位付けやデータ
化けを検知するフィールドなどが含まれています．
▶スタート・オブ・フレーム（SOF）
フレームの先頭を示すフィールドで，1 ビットのド
ミナントで構成されています．CAN 通信においてア
イドル状態（CAN バスに何もメッセージが流れてい
ない状態）では，CAN バスのレベルはレセシブになっ
ています．SOF（ドミナント・レベル）を検出すると
CAN バスにつながっている他のノードたちは受信準
備に入ります．
▶アービトレーション・フィールド
フレームの優先度を表すフィールドです．優先順位
をつかさどるフィールドはアービトレーション・
フィールドの ID です．標準フォーマットの場合では
11 ビットで構成されているため，2048 個の ID を設定
第 1 回　I2C とイーサの中間くらい ! ローカル機器間ネットワーク向け（2016 年 1 月号）
第 2 回　常時接続イメージ! 制御向け CAN 通信の特徴（2016 年 2 月号）
第 3 回　CAN 通信の物理層（2016 年 3 月号）
2016 年 4 月号

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