通过帧仲裁——即在选帧过程中，CAN在一组节点同步传输的一组帧中，选择具有最高优先级的帧（这相当于带有最低标识符的帧），来实施冲突解决方案——CR。除了选择优先级最高的帧以外，帧仲裁还确保CAN总线免于冲突。为了保证此条件，CAN协议要求两个从不同的源节点发出的、同时激活的数据帧必须具有不同的标识符。综上所述，标识符具有以下用途：

•识别帧；

•为帧分配一个优先级；

•使接收器对帧进行过滤。

CAN物理层可确保：①空闲CAN总线的逻辑值为1；②如果任意节点发送0逻辑值，那么会造成总线逻辑值为0。因此，如果两个（或更多）的节点同时试图发送位，总线逻辑值只有1（如果所有节点发送逻辑值1）。图13.3说明了两个节点同时向总线上发送比特流时的以上原理。

利用这一特性，帧仲裁可以利用各节点在发送其标识符的同时监听总线来实施。如果总线值与刚刚写入的标识符位值不同，那么该节点会知道有更高优先级的帧试图访问总线，因此该节点停止发送信息。

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图13.3 使用多个通信适配器传输的总线值

图13.4显示了四个节点同时试图发送一个帧的场景。一开始，总线处于空闲状态。每个节点都知道这一点，因为总线值为1。接下来，每个节点开始传送帧起始（SOF）位，如图13.1所示。由于每个节点既写入逻辑值0，也读入0逻辑值，因而没有节点会知道其他节点尝试在同一时间访问总线。现在，每个节点开始发送其标识符位。

对于两个首位，每个节点再次读取发送的同一个值，因此它们继续发送标识符位。然而，在第三标识符位，节点使用0×330的帧ID写入值是1，但读取值为0。在这个时候，节点知道它正在发送的不是最高优先级的帧，因此停止发送（但仍在监测总线，且在当前帧发送完毕后，等待总线变为空闲）。对于其他三个节点，仲裁继续进行，直到发送第五个标识符位，此时帧标识符为0×240和0×250的两个节点意识到它们都没有最高优先级的帧，于是仲裁停止。然而，帧标识符为0×220的节点可以继续发送完整的帧标识符。当这个完整的标识已经发送，只有一个节点知道它发送优先级最高的帧，且其他所有节点都停止发送。因此，节点可以继续发送剩余的帧，因为它知道在总线上不存在冲突。

CAN依靠CAN仲裁机制实现CSMA/CR，其过程就像一个全局性的、基于优先级的队列。值得注意的是，任何时候，无论进入仲裁的节点的数量有多少，仲裁时间都是恒定的。因此，CAN是分布式优先级队列的一个高度有效的实施。因此，CAN的行为类似于固定的优先级的、非抢占式的系统，也就是说，一旦一个节点已经赢得了仲裁，它就会总是完全传输帧，且在传输过程中任何可能会到达的更高优先级帧都必须等待，直到本次传输完成后的下一个仲裁回合开始。

图13.4 在四个同步帧之间的仲裁