什么叫CAN總線

CAN 總線是控制器局域網絡（Controller Area Network）的簡稱，是一種支持分布式控制的串行數據通信總線。

CAN 總線由德國博世公司在 1985 年開發，最初是為了解決汽車上眾多測試儀器與控制單元之間的數據傳輸問題。它最大數據信息傳輸速率為 1Mbit/s，通信距離最遠可達 10km，屬于中速網絡。

CAN 總線具有以下特點：

1. 節點不分主從，任一節點都可以主動與其他節點進行通信。

2. 節點信息具有優先級，高優先級的數據可以在 134 微秒內傳輸，滿足不同級別的實時要求。

3. 采用非破壞性總線仲裁技術，多個節點同時向總線發送信息時，優先級低的節點主動退出發送，最高優先級的節點繼續傳輸數據，即便網絡負載很重也不會癱瘓。

4. 可通過報文濾波實現點對點、一點對多點和全局廣播等多種方式的數據傳輸，無需專門調度。

5. 總線上的節點數主要取決于總線驅動電路，最多可達 110 個。

6. 采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，錯誤檢測效果好。

7. 設有錯誤檢測、標定和自檢等措施，保證了低的數據出錯率。

8. 最遠直接通信距離可達 10 公里（速率在 5kbit/s 以下），最高通信速率可達 1Mbit/s（此時距離最長為 40 米）。

9. 通信介質選擇靈活，可以是雙絞線、同軸電纜或光纖。

10. 在錯誤嚴重時，CAN 節點會自動關閉輸出，不影響總線上其他節點運行。

CAN 總線的結構包括分層結構和拓撲結構。分層結構參照 ISO/OSI 標準模型，定義了數據鏈路層和物理層，一些組織還制定了應用層協議。拓撲結構常見的有總線型、環型、星型等，CAN 總線常采用總線型拓撲，易于實現但容錯和拓展能力較差。

CAN 總線依據用途定義了 4 種幀結構：數據幀、遠程幀、差錯幀和超載幀。數據幀可攜帶數據，遠程幀用于請求數據，差錯幀處理錯誤，超載幀通知推遲發送。

CAN 總線采用位仲裁機制，通過按位對標識符進行仲裁來分配總線，ID 號越小，報文優先級越高。還采用位填充方法，避免時間誤差累積影響工作。

CAN 協議定義了五種錯誤檢測方法：位錯誤、填充錯誤、CRC 錯誤、格式錯誤和確認錯誤。每個節點有兩個錯誤計數器，根據計數器數值分為激活錯誤、被動錯誤和總線關閉三種狀態。

在調試方面，CAN 收發器和 CAN 控制器集成在電控單元內部，兼具接收、發送和轉化數據信號的功能，可通過測量其發送和接收信號來驗證工作狀態。

CAN 總線作為一種先進、可靠、功能完善、成本合理的遠程網絡通信控制方式，在汽車、自動化等領域廣泛應用，如汽車的車身控制器局域網、傳感器接口傳輸、汽車 CAN 總線節點 ECU 的設計，以及其他領域的 PLC 間遠程配置、水下潮流測量等。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯網）