CAN 總線是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）的簡(jiǎn)稱，是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。

CAN 總線最初由德國(guó)博世公司開(kāi)發(fā)，用于解決汽車上眾多電子控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題。后來(lái)通過(guò) ISO11898 及 ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，如今在汽車產(chǎn)業(yè)以及其他眾多領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。

CAN 總線具有以下顯著特點(diǎn)：

1. 不分主從：任一節(jié)點(diǎn)都能主動(dòng)與其他節(jié)點(diǎn)通信。

2. 優(yōu)先級(jí)機(jī)制：節(jié)點(diǎn)信息有優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)能在短時(shí)間內(nèi)傳輸。

3. 非破壞性仲裁：多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)退出，最高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳輸，避免總線沖突和癱瘓。

4. 靈活的數(shù)據(jù)傳輸：可通過(guò)報(bào)文濾波實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)需專門調(diào)度。

5. 節(jié)點(diǎn)數(shù)量多：CAN 總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，最多可達(dá) 110 個(gè)。

6. 短幀結(jié)構(gòu)：傳輸時(shí)間短，受干擾概率低，錯(cuò)誤檢測(cè)效果好。

7. 完善的錯(cuò)誤檢測(cè)與處理：定義了位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC 錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤和確認(rèn)錯(cuò)誤等檢測(cè)方法，并能根據(jù)錯(cuò)誤狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)處理。

8. 通信距離與速率：最遠(yuǎn)通信距離可達(dá) 10 公里（速率在 5kbit/s 以下），最高通信速率可達(dá) 1Mbit/s（此時(shí)距離最長(zhǎng)為 40 米）。

9. 通信介質(zhì)多樣：雙絞線、同軸電纜或光纖都可選擇。

10. 自動(dòng)關(guān)閉輸出：錯(cuò)誤嚴(yán)重時(shí)，節(jié)點(diǎn)自動(dòng)關(guān)閉輸出，不影響其他節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。

CAN 總線的結(jié)構(gòu)分為分層結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。分層結(jié)構(gòu)參照 ISO/OSI 標(biāo)準(zhǔn)模型，定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，有些還有應(yīng)用層協(xié)議。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)常見(jiàn)的有總線型，其易于實(shí)現(xiàn)、成本低，但容錯(cuò)和拓展性較差。

CAN 總線依據(jù)用途定義了 4 種幀結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、差錯(cuò)幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程幀用于請(qǐng)求數(shù)據(jù)，差錯(cuò)幀處理錯(cuò)誤，超載幀通知推遲發(fā)送。

CAN 總線采用位仲裁機(jī)制，依據(jù)標(biāo)識(shí)符決定優(yōu)先級(jí)，ID 號(hào)越小，報(bào)文優(yōu)先級(jí)越高。同時(shí)，為保證同步和避免錯(cuò)誤，還進(jìn)行位填充。

在調(diào)試方面，可通過(guò)測(cè)量 CAN 收發(fā)器和 CAN 控制器的發(fā)送和接收信號(hào)來(lái)驗(yàn)證工作狀態(tài)。CAN 收發(fā)器負(fù)責(zé)邏輯電平和信號(hào)電平轉(zhuǎn)換，CAN 控制器處理數(shù)據(jù)并傳遞。

總之，CAN 總線因其諸多優(yōu)點(diǎn)，在汽車、自動(dòng)化、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）