1. CAN總線是啥

總線是啥？

總線分類的方式有很多，如被分為(wei) 外部和內(nei) 部總線、係統總線和非係統總線等等，不管是啥看英文叫作“BUS”，即“公交車”，也就是說總線就行公交一樣。你隻要在公交的運行線路上，就可以上車，上車點就是公交站點，同樣的總線接好了，加入一個(ge) 節點（設備），節點接可以把數據放到總線上，傳(chuan) 到其他節點。

CAN是控製器局域網絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由以研發和生產(chan) 汽車電子產(chan) 品著稱的德國BOSCH公司開發的，並最終成為(wei) 國際標準（ISO 11898），是國際上應用最廣泛的現場總線之一。在北美和西歐，CAN總線協議已經成為(wei) 汽車計算機控製係統和嵌入式工業(ye) 控製局域網的標準總線，並且擁有以CAN為(wei) 底層協議專(zhuan) 為(wei) 大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。

中文名：CAN總線
外文名：Controller Area Network
開發公司：德國BOSCH公司
特點：國際上應用最廣泛的現場總線之一
地區：北美和西歐
應用範圍：汽車計算機控製係統和嵌入式工業(ye) 控製局域網

CAN總線是廣播類型的總線。這意味著所有節點都可以偵(zhen) 聽到所有傳(chuan) 輸的報文。無法將報文單獨發送給指定節點；所有節點都將始終捕獲所有報文。但是CAN硬件能夠提供本地過濾功能，讓每個(ge) 節點對報文有選擇性地做出響應。

上世紀八十年代以來，汽車ECU越來越多，如ABS，電控門窗，電子燃油噴射裝置。如果仍然采用常規的點對點布線方式，即電線一段與(yu) 開關(guan) 相接，另一端與(yu) 用電設備相通，將會(hui) 導致車上電線數目的急劇增加，從(cong) 而帶來線束的冗餘(yu) 及維修成本的提高。這就對汽車的線束分布及信息通訊提出了更高的要求。總線技術可以實現信息的實時共享，解決(jue) 了傳(chuan) 統布線方式中線束多，布線難，成本高等問題，CAN（Controller Area Network）總線技術應運而生。

2. CAN總線簡介

CAN總線是由德國研發和生產(chan) 汽車電子產(chan) 品著稱的BOSCH公司開發的，並最終成為(wei) 國際標準（ISO11519），是國際上應用最廣泛的現場總線之一。CAN總線是一種多主控（Multi-Master）的總線係統。傳(chuan) 統總線係統如USB或以太網等是在總線控製器的協調下，實現從(cong) A節點到B節點大量數據的傳(chuan) 輸。CAN網絡的消息是廣播式的，即在同一時刻網絡上所有節點偵(zhen) 測的數據是一致的，它是一種基於(yu) 消息廣播模式的串行通信總線。

CAN總線的很多優(you) 點，使得它得到了廣泛的應用，如傳(chuan) 輸速度最高到1Mbps, 通信距離最遠到10km，無損位仲裁機製，多主結構。

2.1 CAN總線標準

CAN總線標準之規定了物理層和數據鏈路層，至於(yu) 應用層需要用戶自定義(yi) 。不同的CAN標準僅(jin) 物理層不同。物理層和數據鏈路層：ISO11898；應用層：不同的應用領域使用不同的應用層標準。

2.2 CAN物理層

CAN拓撲網絡

連接在CAN總線上的設備叫做節點設備（CAN Node），CAN網絡的拓撲一般為(wei) 線型。線束最常用的是雙絞線，線上傳(chuan) 輸為(wei) 對稱的差分電平信號。下圖為(wei) CAN總線網絡示意圖，節點主要包括Host、控製器和收發器。Host常集成有CAN控製器，CAN控製器負責處理協議相關(guan) 功能，以減輕Host的負擔。CAN收發器將控製器連接到傳(chuan) 輸媒介。通常控製器和總線收發器通過光耦或磁耦隔離，這樣即使總線上過壓損壞收發器，控製器和Host設備也可以得到保護。

在發送數據時，CAN控製器把要發送的二進製編碼通過CAN_Tx線發送到CAN收發器，然後由收發器把這個(ge) 普通的邏輯電平信號轉化成差分信號，通過差分線CAN_High和CAN_Low輸出到CAN總線網絡。接收數據過程，相反。采用差分信號，可以取得更好的電磁兼容效果。因此，CAN總線物理傳(chuan) 輸媒介隻需要兩(liang) 根線。

高速CAN總線最高信號傳(chuan) 輸速率為(wei) 1Mbps，支持最長距離40m。ISO11898-2要求在高速CAN總線兩(liang) 段安裝端接電阻RL（端接電阻一般為(wei) 120Ω，因為(wei) 電纜的特性阻抗為(wei) 120 Ω，為(wei) 了模擬無限遠的傳(chuan) 輸線。）以消除反射。低速CAN最高速度隻有125Kbps，所以ISO11898-3沒有端接要求。

因為(wei) 傳(chuan) 輸距離越大，信號時延也越大，為(wei) 了保證消息的正確采樣，總線上的信號速率相應也要下降。下圖是推薦的信號速率與(yu) 距離的關(guan) 係。

2.3 CAN收發器

CAN總線分高速CAN和低速CAN，收發器也分為(wei) 高速CAN收發器（1Mbps）和低速CAN收發器（125Kbps）。低速CAN也叫Fault
Tolerance CAN，指的是即使總線上一根線失效，總線依然可以通信。如同串口中的MAX3232用作電平轉換，CAN收發器的作用則是把邏輯信號轉換為(wei) 差分信號。

2.4 差分信號

CAN總線采用差分信號傳(chuan) 輸，通常情況下隻需要兩(liang) 根信號線就可以進行正常的通信。在差分信號中，邏輯0和邏輯1是用兩(liang) 根差分信號線的電壓差來表示。當處於(yu) 邏輯1，CAN_High和CAN_Low的電壓差小於(yu) 0.5V時，稱為(wei) 隱性電平（Recessive）；當處於(yu) 邏輯0，CAN_High和CAN_Low的電壓差大於(yu) 0.9V，稱為(wei) 顯性電平（Dominant）。

高速CAN