控制器局域网总线——CAN

1can总线CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准(ISO118?8)。

是国际上应用最广泛的现场总线之一。

在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境2基本概念CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN)，是ISO国际标准化的串行通信协议。

在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。

由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。

为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。

此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。

CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。

它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

3优势介绍CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：网络各节点之间的数据通信实时性强首先，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。

一提到总线，就很容易让我们联想到错综复杂的计算机电线，可是这些总线总能起着十分重要的作用，今天我们就来认识下CAN 总线协议。

CAN 控制器局域网总线是一种实施应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。

最常用的领域是汽车。

CAN 协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配线线束。

【特点】1.CAN 是目前位置唯一有国际标准的现场总线2.CAN 为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而且部分主从3.在报文标识符上，CAN 上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求4.CAN 采用非破坏总线仲裁技术5.CAN 节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播几种方式接收数据6.CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路7.报文采用短帧结构，传输时间段，受干扰概率低，数据出错率极低8.CAN 的每帧信息都有CRC 校验及其他检错措施，具有极好的检错效果9.CAN 的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活10.CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，已使总线上其他节点的操作不受影响11.CAN 总线具有较高的性能价格比【总线拓扑图】CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。

总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。

发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方，如图。

【错误状态种类】1.主动错误状态 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。

处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标识。

2.被动错误状态 被动错误状态是易引起错误的状态。

处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其他单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。

处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其他处于主动错误状态的单元如果没有发现错误，整个总线也被认为是没有错误的。

CAN总线：CAN 是控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network），是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。

CAN协议由德国的Robert Bosch公司开发，用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。

该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。

CAN 协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。

CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。

CAN总线可以应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领域。

CAN总线特点：(1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134μs通信;(2) 多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;(3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M);(4) CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。

CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。

CAN总线在工控领域主要使用低速-容错CAN即ISO11898-3标准，在汽车领域常使用500Kbps的高速CAN。

某进口车型拥有，车身、舒适、多媒体等多个控制网络，其中车身控制使用CAN网络，舒适使用LIN网络，多媒体使用MOST网络，以CAN网为主网，控制发动机、变速箱、ABS等车身安全模块，并将转速、车速、油温等共享至全车，实现汽车智能化控制，如高速时自动锁闭车门，安全气囊弹出时，自动开启车门等功能。

一、概述CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。

想到CAN就要想到德国的Bosch公司，因为CAN就是这个公司开发的（和Intel）CAN 有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。

比如：传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10KM，无损位仲裁机制，多主结构。

近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。

现在每一辆汽车上都装有CAN总线。

一个典型的CAN应用场景：二、CAN总线标准CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层，需要用户来自定义应用层。

不同的CAN标准仅物理层不同。

CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换，将逻辑信号转换成物理信号（差分电平）或者将物理信号转换成逻辑电平。

CAN标准有两个，即IOS11898和IOS11519，两者差分电平特性不同。

(有信号时，CANH 3.5V,CANL 1.5V，即显性；没有信号时，CANH 2.5V，CANL 2.5V，即隐性)IOS11898高速CAN电平中，高低电平的幅度低，对应的传输速度快。

双绞线共模消除干扰，是因为电平同时变化，电压差不变。

2.1物理层CAN有三种接口器件多个节点连接，只要有一个为低电平，总线就为低电平，只有所有的节点都输出高电平时，才为高电平。

所谓“线与”。

CAN总线有5个连续性相同的位后，就会插入一个相反位，产生跳变沿，用于同步。

从而消除累计误差。

和485、232一样，CAN的传输速度与距离成反比。

CAN总线终端电阻的接法：特点：低速CAN在CANH和CANL上串入2.2kΩ的电阻；高速CAN在CANH和CANL 之间并入120Ω电阻。

为什么是120Ω，因为电缆的特性阻抗为120Ω，为了模拟无限远的传输线。

（因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。

）120欧姆只是为了保证阻抗完整性，消除回波反射，提升通信可靠性的，因此，其只需要在总线最远的两端接上120欧姆电阻即可，而中间节点并不需要接（接了反而有可能会引起问题）。

can总线的工作原理CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线是一种多节点、分布式的串行通信协议，用于在不同的设备（如汽车电子控制单元）之间进行通信。

其工作原理如下：1. 总线结构：CAN总线包括两个主要组成部分：控制器和节点。

控制器负责管理总线上的通信，而节点则是实际的设备。

2. 通信速率：CAN总线使用串行通信方式，在一个时间周期内传输一位的数据。

通信速率可以根据需求进行调整，常见的有125kbps、250kbps和500kbps等。

3. 帧格式：CAN通信使用帧格式进行数据传输。

一个帧包括标识符、控制位、数据段和校验位等。

标识符用于确定帧的优先级和发送者的身份，控制位用于控制数据的传输方式，数据段用于传输实际的数据，校验位用于检查数据的完整性。

4. 预定位位：CAN总线使用预定位位来确保总线上的节点在发送数据之前处于同一状态。

当节点准备好发送数据时，首先发送一个断开位（Dominant），然后等待总线上所有节点一起发送一个随机位（Arbitration）。

节点在发送随机位时会检测总线上的信号，如果发现有其他节点同时发送了同样的位，则会停止发送，并等待下一个时间周期再次发送。

5. 碰撞检测：如果两个或多个节点同时发送数据，会发生碰撞（Collision）。

CAN总线通过监听总线上的信号来检测碰撞，并使用位优先级来解决冲突。

发送高优先级的节点会优先发送数据，低优先级的节点则会停止发送。

6. 增强型CAN（CAN FD）：为了提高数据传输速率，增强型CAN通过增加数据段长度和引入一些新的特性来实现更高的传输速率。

总的来说，CAN总线的工作原理是通过预定位位和碰撞检测来保证多个节点间的通信正常进行，从而实现数据的可靠传输。

CAN总线网络是一种常见的局域网通信协议，它可以在各种电子设备之间传输数据，例如汽车、农业设备，甚至航天器，这也使得它成为了工业自动化和智能家居领域的主要通信协议之一。

已经成为了现代化制造工业和通信技术中不可或缺的一部分，本篇文章将会介绍的基本概念，其发展历程，以及应用和前景。

一、的基本概念CAN，也就是控制器局域网，是一种非常普及的总线协议，广泛地应用于工业自动化、汽车、医疗设备、家庭娱乐设备和家居等各个领域。

最初是在欧洲车辆电子系统中发展起来的，随后它逐渐被应用于全球范围内的电子设备。

CAN 总线网络有两个版本，即高速 CAN 和低速 CAN。

高速CAN总线速率为1Mbps，适用于高速应用，低速 CAN总线速率为125kbps，适用于低速应用。

CAN总线主要是通过总线线缆、总线节点、CAN控制器和通讯协议来实现各种设备之间的通信。

在中，每个设备都可以发送和接收数据。

而，发送数据前需要含有别名为“ID”的信息，以指明接收方，并规定了数据在总线上的优先级。

主控器控制网络上全部设备的数据流，确保相关设备的通信是并发的。

二、的发展历程于1986年由Bosch公司开发，最初是为汽车通信系统而设计的。

在20世纪90年代，开始大规模地在欧洲的汽车行业应用，逐渐替代了原有的K线和J1850总线，运用于车辆中各种电子设备之间的通信，如发动机管理、空调控制、仪表板、车门锁等。

随着发展成熟，汽车行业的其他领域也开始使用它，如农业和建筑机械设备以及其他工业自动化领域。

在21世纪初，由于被广泛地应用于各种电子设备中，它也成为了工业自动化和智能家居领域的主要通信协议之一。

它通过低成本、高效的通信方式支持多台设备相互通信。

三、的应用和前景已经成为了现代化制造工业和通信技术中不可或缺的一部分。

在汽车行业中，通常应用于车辆的内部系统和控制模块。

除此之外，在智能家居领域中它也被广泛应用，例如控制灯光、监控安防以及智能家居设备的控制等。

CAN总线接口1. 简介CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线接口是一种常用于汽车、工业自动化和其他领域的通信协议。

它提供了一种高可靠性和实时性的通信方式，广泛应用于车辆网络和其他分布式系统。

2. CAN总线接口的功能CAN总线接口具有以下主要功能：•数据传输：CAN总线接口使用基于广播的多主机通信方式，支持多个节点之间的数据传输。

每个节点可以发送和接收消息，通过CAN总线进行数据交换。

•帧格式：CAN总线使用帧格式来定义数据的传输方式。

它包括标准帧和扩展帧两种类型。

标准帧包含11位的标识符，扩展帧包含29位的标识符，用于识别不同的消息。

•优先级：CAN总线支持消息的优先级，高优先级的消息将被优先传输。

这是通过标识符的位掩码方式实现的，具有较低标识符值的消息具有更高的优先级。

•错误检测和纠正：CAN总线通过位域和CRC校验来检测和纠正传输中的错误。

它可以检测和纠正发送和接收过程中的位错误、帧错误和其他错误。

•速率和距离：CAN总线支持高速数据传输，通常可以实现最高1 Mbps的传输速率。

同时，它支持长距离的传输，可以覆盖数百米的通信范围。

3. CAN总线接口的应用场景CAN总线接口在许多应用场景中发挥着重要作用，特别是在汽车和工业自动化领域。

以下是一些常见的应用场景：3.1 汽车网络CAN总线接口是汽车网络中最常用的通信协议之一。

它用于连接车辆中的各种电子设备，如发动机控制模块、变速器控制模块、制动系统、仪表和多媒体系统等。

CAN总线提供了可靠和实时的数据传输，使得这些设备可以相互通信并协调工作。

3.2 工业自动化在工业自动化领域，CAN总线接口被广泛应用于连接不同的控制器和传感器。

它可以用于机器人控制、PLC系统、传感器网络等。

CAN总线的可靠性和实时性使得这些设备可以快速传输数据并响应实时控制需求。

3.3 能源管理系统CAN总线接口也可以用于能源管理系统，如太阳能电池组、储能系统和配电系统等。