CAN根底知識簡介CAN是什么？CAN是ControllerAreaNetwork的縮寫〔以下稱為CAN〕，是ISO國際標準化的串行通信協議CAN的來源？在當前的汽車產業中，出于對平安性、舒適性、方便性、低公害、低本錢的要求，各種各樣的電子控制系統被開發了出來。由于這些系統之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數量也隨之增加為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN，進行大量數據的高速通信”的需要，1986年德國電氣商博世公司開發出面向汽車的CAN通信協議此后，CAN通過ISO11898及ISO11519進行了標準化，現在在北美和西歐已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線CAN目前的地位CAN的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面CAN的開展控制器局部網〔CAN－CONTROLLERAREANETWORK〕是BOSCH公司為現代汽車應用領域推出的一種多主機局部網，由于其高性能、高可靠性、實時性等優點現已廣泛應用于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等眾多部門。控制器局部網將在中國迅速普及推廣。隨著計算機硬件、軟件技術及集成電路技術的迅速開展，工業控制系統已成為計算機技術應用領域中最具活力的一個分支，并取得了巨大進步。由于對系統可靠性和靈活性的高要求，工業控制系統的開展主要表現為：控制面向多元化，系統面向分散化，即負載分散、功能分散、危險分散和地域分散。分散式工業控制系統就是為適應這種需要而開展起來的。這類系統是以微型機為核心，將5C技術--COMPUTER〔計算機技術〕、CONTROL〔自動控制技術〕、COMMUNICATION〔通信技術〕、CRT〔顯示技術〕和CHANGE〔轉換技術〕緊密結合的產物。它在適應范圍、可擴展性、可維護性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統和集中型計算機控制系統都具有明顯的優越性。由于CAN為愈來愈多不同領域采用和推廣，導致要求各種應用領域通信報文的標準化。為此，1991年9月PHILIPSSEMICONDUCTORS制訂并發布了CAN技術標準CAN即控制器局域網絡，屬于工業現場總線的范疇。與一般的通信總線相比,CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計，CAN總線越來越受到人們的重視。網絡各節點之間的數據通信實時性強01

開發周期短02已形成國際標準

的現場總線03最有前途的現場總線之一04CAN的優勢

CAN的特點完成對通信數據的成幀處理可在各節點之間實現自由通信結構簡單傳輸距離和速率CAN報文方式在總線中傳送的報文，每幀由7局部組成。CAN協議支持兩種報文格式，其唯一的不同是標識符〔ID〕長度不同，標準格式為11位，擴展格式為29位。在標準格式中，報文的起始位稱為幀起始〔SOF〕，然后是由11位標識符和遠程發送請求位(RTR〕組成的仲裁場。RTR位標明是數據幀還是請求幀，在請求幀中沒有數據字節。控制場包括標識符擴展位〔IDE〕，指出是標準格式還是擴展格式。它還包括一個保存位(ro〕，為將來擴展使用。它的最后四個位用來指明數據場中數據的長度〔DLC〕。數據場范圍為0～8個字節,其后有一個檢測數據錯誤的循環冗余檢查(CRC〕。應答場〔ACK〕包括應答位和應答分隔符。發送站發送的這兩位均為隱性電平〔邏輯1〕，這時正確接收報文的接收站發送主控電平〔邏輯0〕覆蓋它。用這種方法，發送站可以保證網絡中至少有一個站能正確接收到報文。報文的尾部由幀結束標出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位，如果這時沒有站進行總線存取，總線將處于空閑狀態。CAN總線拓撲圖CAN控制器根據兩根線上的電位差來判斷總線電平。總線電平分為顯性電平和隱性電平，二者必居其一，發送方通過使總線電平發生變化，將消息發送給接收CAN協議—幀的結構CAN是一種多主方式的串行通信總線，根本設計標準要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤，當信號傳輸距離到達10Km時，CAN仍可提供高達50Kbit/s的數據傳輸速率CAN的標準定義了模型的最下面兩層：數據鏈路層和物理層信號使用差分電壓傳送，兩條信號線被稱為“CAN_H”和“CAN_L”，靜態時均是2.5V左右，此時狀態表示為邏輯“1”，也可以叫做“隱性”。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯“0”，稱為“顯形”。此時，通常電壓值為：CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V。〔Δ=2V〕幀類型——報文傳輸由以下5個不同的幀類型所表示和控制：數據幀數據幀攜帶數據從發送器至接收器遠程幀總線單元發出遠程幀，請求發送具有統一識別符的數據幀錯誤幀任何單元檢測到總線錯誤就發出錯誤幀過載幀用以在先行的和后續的數據幀(或遠程幀)之間提供一附加的延時幀間隔用于將數據幀及遙控幀與前面的幀別離開來的幀

CAN協議—數據幀的構成數據幀由7個不同的位場/段組成：幀起始〔StartofFrame〕—表示數據幀開始的段仲裁場〔ArbitrationField〕—表示該幀優先級的段控制場〔ControlField〕—表示數據的字節數及保存位的段數據場〔DATAField〕—數據的內容，可發送0～8個字節的數據CRC場〔CRCField〕—檢查幀的傳輸錯誤的段應答場〔ACKField〕—表示確認正常接收的段幀結束〔EndofFrame〕—表示數據幀結束的段幀起始〔標準格式和擴展格式〕幀起始〔SOF〕標志數據幀和遠程幀的起始，僅由一個”顯性”位組成只在總線空閑時才允許站開始發送信號，所有的站必須同步于首先開始發送報文的站的幀的起始前沿CAN協議—數據幀的構成識別符-標準格式識別符的長度為11位，相當于擴展格式的根本ID〔BaseID〕，這些位按ID28到ID18的順序發送，最低位是ID-18，7個最高位〔ID28-ID22〕必須不能全是“隱形”識別符-擴展格式和標準格式形成比照，擴展格式由29位組成，其格式包含兩個局部：11位根本ID、18位擴展ID根本ID：包含11位，按ID28-ID18的順序發送，它相當于標準識別符的格式，根本ID定義擴展幀的根本優先權擴展ID：擴展ID包括18位，它按ID17-ID0的順序發送RTR位〔標準格式以及擴展格式〕標準幀里，識別符其后是RTR位，其全稱為“遠程發送請求位”→RemotetransmissionRequestBit，RTR位在數據幀里面必須是“顯性”，而在遠程幀里面必須為“隱形”SRR位〔擴展格式〕SRR全稱為“替代遠程請求位→SubstituteRemoteRequestBit”,是一個“隱形”位，他代替擴展格式中標準幀的RTR位位置，因此標準幀與擴展幀的沖突時通過標準幀優先于擴展幀的這一途徑解決的，擴展幀的根本ID如同標準幀的識別符CAN協議—幀間空間的構成間隔3個位的隱性位總線空閑隱性電平，無長度限制〔0亦可〕本狀態下，可視為總線空閑，要發送的單元可開始訪問總線延遲傳送〔發送暫時停止〕8個位的隱性位只在處于被動錯誤狀態的單元剛發送一個消息后的幀間隔中包含的段CAN的應用舉例CAN總線在工控領域主要使用低速-容錯CAN即ISO11898-3標準，在汽車領域常使用500Kbps的高速CAN。某進口車型擁有，車身、舒適、多媒體等多個控制網絡，其中車身控制使用CAN網絡，舒適使用LIN網絡，多媒體使用MOST網絡，以CAN網為主網，控制發動機、變速箱、ABS等車身平安模塊，并將轉速、車速、油溫等共享至全車，實現汽車智能化控制，如高速時自動鎖閉車門，平安氣囊彈出時，自動開啟車門等功能。CAN系統又分為高速和低速，高速CAN系統采用硬線是動力型，速度：500kbps，控制ECU、ABS等；低速CAN是舒適型，速度：125Kbps，主要控制儀表、防盜等。CAN的優點廢除傳統的站地址編碼，代之以對通信數據塊進行編碼，可以多主方式工作；采用非破壞性仲裁技術，當兩個節點同時向網絡上傳送數據時，優先級低的節點主動停止數據發送，而優先級高的節點可不受影響繼續傳輸數據，有效防止了總線沖突；采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個，數據傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發送的時間短；每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環境下使用；節點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關閉總線的功能，切斷它與總線的聯系，以使總線上其他操作不受影響；可以點對點，一對多及播送集中方式傳送和接受數據。具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干