CAN总线基础的几幅图

+5V
TXD
RL VCAN–H
RXD
总 线 收 发 器 VCAN–L VRL
图3–17 总线收发器与总线的连接
(4.5-5)V 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
(a) TXD上的电压VT (以V-为参考电位)的波形及典型电平
2V
0
1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1
(b)总线差分电压Vdiff的波形及典型电平 图3–18 帧起始和标识符（＝11000100111）部分的VT 和 Vdiff的波形及典型电平
标识符场 DLC场 LLC数据场
标识符场 DLC场
图3–19 LLC数据帧
图3–20 LLC远程帧
2、MAC子层 MAC子层描述OSI数据链路层的下部，它作为LLC子层和 物理层的接口。 CAN技术规范中指出，MAC子层是CAN协议的核心。MAC 子层提供的主要功能是传送协议，即发送/接收数据的封装（成 帧）/拆装，帧编码及位填充（若需要）/去除填充位（若有）， 媒体访问管理（执行仲裁），错误检测和标注，应答，（发 送）串行化/（接收）解除串行化。 ISO11898中介绍，MAC子层为LLC子层提供的服务为：应 答数据传送，即为LLC子层发送/接收数据帧；应答远程数据传 送，即为LLC子层发送/接收远程帧；超载帧传送，即为LLC子 层发送/接收超载帧。 CAN技术规范中给出的4种帧（数据帧、远程帧、错误帧和 超载帧）的组成均指的是MAC帧。
在总线上监听到一个显性位（“0”），则此节点即失去仲 裁，并必须停止发送。在当前发送结束后，失去仲裁的
节点可尝试再次发送。 *****由于标识符是由最高位至最低位被发送的，因此发 送数值最小的标识符的节点会赢得仲裁。 图3-22给出了一个标准格式的CAN的逐位仲裁的例子。

目前汽车上的网络连接方式主要采用2条CAN， 一条用于驱动系统的高速CAN，速率达到500kb/s； 另一条用于车身系统的低速CAN，速率是100kb/s。
驱动系统的高速CAN
• 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器 （ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、 组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是 控制与汽车行驶直接相关的系统。
倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。CAN总线可有效减少线束，节省空间。
例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30 根，应用总线 CAN 则
只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各ECU进行关联控制，而这是传统
汽车控制方法难以完成的表1 汽车部分电控单元数据发送、接受情况
• （5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。
• （6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
• （7）节点数实际可达110个。
• （8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
• （9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错 率极低。
• （10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一 般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起 的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统 应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态 均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏 差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连 接的元件都会得到通知。 数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速 率必须很快，这样才能满足实时要求。
• （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满 足不同的实时要求。

汽车CAN总线详解概述CAN（Controller Area Network）总线协议是由 BOSCH 发明的一种基于消息广播模式的串行通信总线，它起初用于实现汽车内ECU之间可靠的通信，后因其简单实用可靠等特点，而广泛应用于工业自动化、船舶、医疗等其它领域。

相比于其它网络类型，如局域网（LAN, Local Area Network）、广域网（WAN, Wide Area Network）和个人网（PAN, Personal Area Network）等，CAN 更加适合应用于现场控制领域，因此得名。

CAN总线是一种多主控（Multi-Master）的总线系统，它不同于USB或以太网等传统总线系统是在总线控制器的协调下，实现A节点到B节点大量数据的传输，CAN网络的消息是广播式的，亦即在同一时刻网络上所有节点侦测的数据是一致的，因此比较适合传输诸如控制、温度、转速等短消息。

CAN起初由BOSCH提出，后经ISO组织确认为国际标准，根据特性差异又分不同子标准。

CAN国际标准只涉及到 OSI（开放式通信系统参考模型）的物理层和数据链路层。

上层协议是在CAN标准基础上定义的应用层，市场上有不同的应用层标准。

发展历史1983年，BOSCH开始着手开发CAN总线；1986年，在SAE会议上，CAN总线正式发布；1987年，Intel和Philips推出第一款CAN控制器芯片；1991年，奔驰500E 是世界上第一款基于CAN总线系统的量产车型；1991年，Bosch发布CAN 2.0标准，分 CAN 2.0A （11位标识符）和 CAN 2.0B （29位标识符）；1993年，ISO发布CAN总线标准（ISO 11898），随后该标准主要有三部分：ISO 11898-1：数据链路层协议ISO 11898-2：高速CAN总线物理层协议ISO 11898-3：低速CAN总线物理层协议注意：ISO 11898-2和ISO 11898-3物理层协议不属于BOSCH CAN 2.0标准。

CAN总线的分层结构
CAN技术协议规范的目的是为了在任何两个CAN器件之间建立兼容性，为了达到设计的透明度和实施的灵活性，根据1SO/OSI参考模型，CAN被细分为物理层(Physical Layer)和数据链路层(Data Link Layer)。

图1为CAN的IS0/OSI 的参考模型的层结构：
图 1 CAN的IS0/OSI参考模型的分层结构
（1）物理层定义信号传输的方法，因而涉及驱动器/接收器的特性、位定时、位编码、解码、同步等内容，但对总线媒体装置，诸如驱动器/接收器特性未作规定，以便允许根据它们的应用，对发送媒体和信号电平进行优化。

（2）数据链路层包括逻辑链路控制子层(LLC，Logical Link Control)、介质访问控制子层(MAC，Medium Access Control)。

逻辑链路控制子层(LLC)主要负责为远程数据请求以及数据传输提供服务，涉及报文滤波、过载通知、以及恢复管理等。

介质访问控制子层(MAC)的作用主要是定义传送的规则，也就是控制帧的结构、执行总线仲裁、错误检测、错误标定(Error signaling)、故障界定(Fault confinement)以及总线的开启与关闭、报文的接收和发送等。

MAC子层是CAN协议的核心，其特性不存在修改的灵活性。