CAN 基本常识_报文_总线

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最初，CAN 被设计作为汽车环境中的微掌握器通讯，在车载各电子掌握装置 ECU 之间交流信息，形成汽车电子掌握网络。
比如：发动机管理系统、变速箱掌握器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入 CAN 掌握装置。

一个由 CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。
实际运用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限定。
例如，当利用 Philips P82C250 作为 CAN 收发器时，同一网络中许可挂接 110 个节点。

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CAN 可供应高达 1Mbit/s 的数据传输速率，这使实时掌握变得非常随意马虎。
其余，硬件的缺点检定特性也增强了 CAN 的抗电磁滋扰能力。

（图片来自网络侵删）

CAN 是若何发展起来的？

CAN 最初涌如今 80 年代末的汽车工业中，由德国 Bosch 公司最先提出。
当时，由于消费者对付汽车功能的哀求越来越多，而这些功能的实现大多是基于电子操作的，这就使得电子装置之间的通讯越来越繁芜，

同时意味着须要更多的连接旗子暗记线。
提出 CAN 总线的最初动机便是为理解决当代汽车中弘大的电子掌握装置之间的通讯，减少不断增加的旗子暗记线。
于是，他们设计了一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上。
1993 年，CAN 已成为国际标准 ISO11898(高速运用)和 ISO11519（低速运用）。

CAN 是一种多主办法的串行通讯总线，基本设计规范哀求有高的位速率，高抗电磁滋扰性，而且能够检测动身生的任何缺点。
当旗子暗记传输间隔达到 10Km 时，CAN 仍可供应高达 50Kbit/s 的数据传输速率。

由于 CAN 总线具有很高的实时性能，因此，CAN 已经在汽车工业、航空工业、工业掌握、安全防护等领域中得到了广泛运用。

CAN 是若何事情的？

CAN 通讯协议紧张描述设备之间的信息通报办法。
CAN 层的定义与开放系统互连模型（OSI）同等。
每一层与另一设备上相同的那一层通讯。
实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。
CAN 的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。
下表中展示了 OSI 开放式互连模型的各层。
运用层协议可以由 CAN 用户定义成适宜特殊工业领域的任何方案。
已在工业掌握和制造业领域得到广泛运用的标准是 DeviceNet，这是为 PLC 和智能传感器设计的。
在汽车工业，许多制造商都运用他们自己的标准。

表 1 OSI 开放系统互连模型

运用层

最高层。
用户、软件、网络终端等之间用来进行信息交流。
如：DeviceNet

表示层

将两个运用不同数据格式的系统信息转化为能共同理解的格式

会话层

依赖低层的通信功能来进行数据的有效通报。

传输层

两通讯节点之间数据传输掌握。
操作如：数据重发，数据缺点修复

网络层

规定了网络连接的建立、坚持和拆除的协议。
如：路由和寻址

数据链路层

规定了在介质上传输的数据位的排列和组织。
如：数据校验和帧构造

物理层

规定通讯介质的物理特性。
如：电气特性和旗子暗记交流的阐明

CAN 能够利用多种物理介质，例如双绞线、光纤等。

最常用的便是双绞线。

旗子暗记利用差分电压传送，两条旗子暗记线被称为“CAN_H”和“CAN_L”，静态时均是 2.5V 旁边，此时状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”。
用 CAN_H 比 CAN_L 高表示逻辑“0”，称为“显形”，此时，常日电压值为：CAN_H = 3.5V 和 CAN_L= 1.5V 。

CAN 有哪些特性？

CAN 具有十分优胜的特点，使人们乐于选择。
这些特性包括：

低本钱极高的总线利用率很远的数据传输间隔(长达 10m)高速的数据传输速率（高达 1Mbit/s）可根据报文的 ID 决定吸收或屏蔽该报文可靠的缺点处理和检错机制发送的信息遭到毁坏后，可自动重发节点在缺点严重的情形下具有自动退出总线的功能报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息CAN 芯片有哪些？

CAN 芯片一览表

什么是 CSMA/CD ?

CSMA/CD 是“载波侦听多路访问/冲突检测”（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）的缩写。

利用 CSMA 访问总线，可对总线上旗子暗记进行检测，只有当总线处于空闲状态时，才许可发送。
利用这种方法，可以许可多个节点挂接到同一网络上。

当检测到一个冲突位时，所有节点重新回到‘监听’总线状态，直到该冲突韶光过后，才开始发送。

在总线超载的情形下，这种技能可能会造成发送旗子暗记经由许多延迟。
为了避免发送时延，可利用 CSMA/CD 办法访问总线。

当总线上有两个节点同时进行发送时，必须通过“无损的逐位仲裁”方法来使有最高优先权的的报文优先发送。
在 CAN 总线上发送的每一条报文都具有唯一的一个 11 位或 29 位数字的 ID。

CAN 总线状态取决于二进制数‘0’而不是‘1’，以是 ID 号越小，则该报文拥有越高的优先权。
因此一个为全‘0’标志符的报文具有总线上的最高级优先权。
可用其余的方法来阐明：在冲突的位置，第一个节点发送 0 而其余的节点发送 1，那么发送 0 的节点将取得总线的掌握权，并且能够成功地发送出它的信息。

CAN 的高层协议

CAN 的高层协议（也可理解为运用层协议）是一种在现有的底层协议（物理层和数据链路层）之上实现的协议。

高层协议是在 CAN 规范的根本上发展起来的运用层。
许多系统（像汽车工业）中，可以特殊制订一个得当的运用层，但对付许多的行业来说，这种方法是不经济的。
一些组织已经研究并开放了运用层标准，以使系统的综合运用变得十分随意马虎。

一些可利用的 CAN 高层协议有：

制订组织

紧张高层协议

CiA

CAL 协议

CiA

CANOpen 协议

ODVA

DeviceNet 协议