一、概述

　　CAN（Controller Area Network）即控制器局域網，可以歸屬于工業現場總線的范疇，通常稱為CAN bus，即CAN總線，是目前國際上應用最廣泛的開放式現場總線之一。
　　CAN 最初出現在汽車工業中，80年代由德國Bosch公司最先提出。最初動機是為了解決現代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。
　　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，它在汽車領域上的應用最為廣泛，世界上一些著名的汽車制造廠商，如BENZ(奔馳)、BMW(寶馬)、volkswagen (大眾)等都采用了CAN總線來實現汽車內部控制系統與各檢測和執行機構間的數據通信。

二、工作原理

　　CAN總線標準包括物理層、數據鏈路層，其中鏈路層定義了不同的信息類型、總線訪問的仲裁規則及故障檢測與故障處理的方式。
　　當CAN 總線上的一個節點(站)發送數據時，它以報文形式廣播給網絡中所有節點。
　　每組報文開頭的11位字符為標識符(CAN2.0A)，定義了報文的優先級，這種報文格式稱為面向內容的編址方案。
　　當一個節點要向其它節點發送數據時，該節點的CPU 將要發送的數據和自己的標識符傳送給本節點的CAN芯片，并處于準備狀態；當它收到總線分配時，轉為發送報文狀態。

三、特點

　　CAN總線是一種串行數據通信協議，其通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作。
　　CAN總線特點如下：
　　（1）多主機方式工作，網絡上任意一個節點均可以在任意時刻主動地向網絡上的其他節點發送信息，而不分主從，通信方式靈活。
　　（2）網絡上的節點（信息）可分成不同的優先級，可以滿足不同的實時要求。  
　　（3）采用非破壞性位仲裁總線結構機制，當兩個節點同時向網絡上傳送信息時，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地繼續傳輸數據。
　　（4） 可以點對點、一點對多點（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數據。
　　（5）直接通信距離最遠可達6km（速率10Kbps以下）。
　　（6）通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長30m）。
　　（7）節點數實際可達110個。
　　（8）采用短幀結構，每一幀的有效字節數為8個。
　　（9）每幀信息都有CRC校驗及其它檢錯措施，數據出錯率極低。
　　（10）通信介質可采用雙絞線，同軸電纜和光導纖維，一般采用廉價的雙絞線即可，無特殊要求。
　　（11）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，以使總線上的其他操作不受影響。

四、CAN總線報文及結構

　　標準幀  11位標識符
　　擴展幀  29位標識符
　　幀類型  數據幀、遠程幀、錯誤幀和過載幀
　　數據幀：數據幀攜帶數據從發送器至接收器。總線上傳輸的大多是這個幀。
　　遠程幀：由總線單元發出，請求發送具有同一識別符的數據幀。數據幀（或遠程幀）通過幀間空間與其他各幀分開。
　　錯誤幀：任何單元一但檢測到總線錯誤就發出錯誤幀。
　　過載幀：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。 

五、數據幀格式

　　幀起始（SOF）僅由一顯位構成。所有站都必須同步于首先發送的那個幀起始前沿；
　　仲裁場（標準格式）由11位標識符ID28~ ID18、遠程發送請求位　　　　RTR（Remote Transmission Request BIT）組成，其中ID高七位不可全為1（隱性）；
　　仲裁場（擴展格式）由29位標識符ID28~ ID0、SRR位、識別符擴展位IDE(Identifier Extension Bit)位、RTR位組成；
　　SRR是隱性位，它用于替代標準格式的RTR位。
　　IDE=1（隱性）代表擴展格式。IDE位在擴展格式中位于仲裁場而在標準格式中位于控制場。

六、位仲裁技術

　　只要總線空閑，任何單元都可以開始發送報文。
　　要對數據進行實時處理，就必須將數據快速傳送，這就要求數據的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發送數據時，要求快速地進行總線分配。 
　　如果2 個或2 個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。通過使用識別符的位形式仲裁可以解決這個沖突。
　　CAN總線以報文為單位進行數據傳送，報文的優先級結合在11位標識符中，具有最低二進制數的標識符有最高的優先級。這種優先級一旦在系統設計時被確立后就不能再被更改。總線讀取中的沖突可通過位仲裁解決。 
仲裁的機制確保信息和時間均不會損失。當具有相同識別符的數據幀和遠程幀同時初始化時，數據幀優先于遠程幀。
　　CAN總線采用非歸零(NRZ)編碼，所有節點以“線與”方式連接至總線。如果存在一個節點向總線傳輸邏輯0，則總線呈現邏輯0狀態，而不管有多少個節點在發送邏輯1。CAN網絡的所有節點可能試圖同時發送，但其簡單的仲裁規則確保僅有一個節點控制總線、并發送信息。低有效輸出狀態(0)起決定性作用。 

　　仲裁期間，每一個發送器都對發送位的電平與被監控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這個單元可以繼續發送。如果發送的是一“隱性”電平(邏輯1)而監測到一“顯性”電平(邏輯0)，那么該單元就失去了仲裁，必須退出發送狀態。

 

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