在CAN总线的规范中，将二进制位‘0’定义为“显性位”或“显性信号”、‘1’定义为“隐性位”或“隐性信号”。

CAN总线通信优先级机制

仲裁段用于写明需要发送到目的CAN节点的地址、确定发送的帧类型（当前发送的是数据帧还是遥控帧），并确定发送的帧格式是标准帧还是扩展帧。

CAN消息优先级判断：

  1. 在CAN总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权
  2. 多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁，连续输出显性电平最多的单元可继续发送。所以，帧ID值越小，优先级越高
  3. 具有相同 ID 的数据帧和遥控帧在总线上竞争时，数据帧优先级高，因为数据帧仲裁段的最后一位（RTR）为显性位具有优先权，可继续发送。
  4. 标准格式 ID 与扩展格式的数据帧在总线上竞争时，标准格式的 RTR 位为显性位（CAN总线规范中要求预留位默认是显性的）优先级更高，优先发送。

为什么在CAN总线中显性电平具有高优先级？

CAN总线的设计初衷之一是用于汽车电子系统，其中对实时性和可靠性的要求极高。

显性优先机制可以确保关键数据（如刹车信号）在高负载情况下也能优先发送，避免延迟或丢失。

CAN总线采用 线与（Wired-AND） 逻辑，利用差分信号驱动。总线的显性电平（逻辑“0”）通常由发射器主动驱动，而隐性电平（逻辑“1”）是总线的默认状态，由内部的上拉或下拉电阻保持。因此，为了在信号冲突或干扰时优先传递明确的指令，“显性”电平被设计为优先。

CAN总线是一种多主控通信协议，其中的仲裁机制允许多个节点同时发起通信请求，而不发生冲突。这是通过显性优先的规则实现的。

仲裁机制原理：

  • 多个节点同时发送数据帧，帧头部分的标识符（ID）用于仲裁。

  • 在每个位时间上，总线上会进行逻辑“与”操作。

  • 如果某个节点发送隐性电平（逻辑“1”），但检测到总线上为显性电平（逻辑“0”），它会停止发送，因为它的优先级较低。

所以，使用显性优先：

  • 确保低ID（高优先级）的帧优先发送。

  • 提高总线效率，避免数据冲突和无谓重传。

如果隐性电平优先，则节点无法可靠检测自身是否胜出仲裁，导致仲裁机制失效。

显性电平由驱动器强制施加，抗干扰能力强，在高噪声环境下能更稳定地维持总线状态。在硬件设计上，显性电平的驱动需要更高的电流能力，而隐性电平则可以通过弱上拉/下拉维持。

这样的设计符合经济性与可靠性之间的平衡：显性电平优先意味着只有在必要时才需要高电流驱动，从而减少了能耗。隐性电平作为默认状态，减少了空闲期间的能耗。