【導(dǎo)讀】CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork，CAN）的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
一、什么是CAN總線？
CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（ControllerAreaNetwork，CAN）的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車(chē)電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開(kāi)發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。
在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車(chē)和重工機(jī)械車(chē)輛設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議。
二、CAN總線的特點(diǎn)
1、多主機(jī)方式工作：網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，通信方式靈活；
2、網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足實(shí)時(shí)性的要求；
3、采用非破壞性仲裁總線結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先傳送；
4、傳送方式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)全局廣播三種；
5、通信距離可達(dá)6km，通信速率可達(dá)1MB/s，節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)；
6、采用的是短幀結(jié)構(gòu)，每幀有8個(gè)有效字節(jié)；
7、具有可靠的檢錯(cuò)機(jī)制，使得數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低；
8、當(dāng)發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)；
9、節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷與總線聯(lián)系，以免影響總線上其他操作。
三、CAN總線原理
CAN總線以廣播的方式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并使其進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。
一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文狀態(tài)，該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。
此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接收，通過(guò)檢測(cè)來(lái)判斷該報(bào)文是否是發(fā)給自己的。
由于CAN總線是面向內(nèi)容的編址方案，因此容易構(gòu)建控制系統(tǒng)對(duì)其靈活地進(jìn)行配置，使其可以在不修改軟硬件的情況下向CAN總線中加入新節(jié)點(diǎn)。
四、CAN總線的應(yīng)用
CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點(diǎn)以及其高性價(jià)比據(jù)定了它在許多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>
這些應(yīng)用有些共同之處：CAN實(shí)際就是在現(xiàn)場(chǎng)起一個(gè)總線拓?fù)涞挠?jì)算機(jī)局域網(wǎng)的作用。不管在什么場(chǎng)合，它負(fù)擔(dān)的是任一節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)通信，但是它具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高速、抗干擾、可靠、價(jià)位低等優(yōu)勢(shì)。
CAN總線最初是為汽車(chē)的電子控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，目前在歐洲生產(chǎn)的汽車(chē)中CAN的應(yīng)用已非常普遍，不僅如此，這項(xiàng)技術(shù)已推廣到火車(chē)、輪船等交通工具中。
1、CAN總線技術(shù)的應(yīng)用：國(guó)外知名汽車(chē)基本都已經(jīng)采用了CAN總線技術(shù)，例如沃爾沃、林肯、奧迪、寶馬等，而國(guó)內(nèi)汽車(chē)品牌，例如奇瑞等公司也已經(jīng)有幾款車(chē)型應(yīng)用了總線技術(shù)。CAN總線技術(shù)就是通過(guò)遍布車(chē)身的傳感器，將汽車(chē)的各種行駛數(shù)據(jù)發(fā)送到“總線”上，在這個(gè)信息共享平臺(tái)上，凡是需要這些數(shù)據(jù)的接收端都可以從“總線”上讀取需要的信息，從而使汽車(chē)的各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作、信息共享、保證車(chē)輛安全行駛、舒適和可靠。一般來(lái)說(shuō)，越高檔的車(chē)配備的CAN_BUS數(shù)量越多，價(jià)格也越高，如途安、帕薩特等車(chē)型當(dāng)中都配備了多個(gè)CAN總線。
2、汽車(chē)CAN總線節(jié)點(diǎn)ECU的硬件設(shè)計(jì)：汽車(chē)CAN總線研發(fā)的核心技術(shù)就是對(duì)帶有CAN接口的ECU進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中ECU的CAN總線模塊由CAN控制器和CAN收發(fā)器構(gòu)成。CAN控制器執(zhí)行完整的CAN協(xié)議，完成通訊功能，包括信息緩沖和接收濾波。CAN控制器與物理總線之間需CAN收發(fā)器作為接口，它實(shí)現(xiàn)CAN控制器與總線之間邏輯電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
3、CAN總線在國(guó)內(nèi)自主品牌汽車(chē)中的應(yīng)用：由于受成本控制、技術(shù)實(shí)力等因素的限制，CAN_BUS總線技術(shù)一般都出現(xiàn)在國(guó)外高端汽車(chē)，在A級(jí)及以下級(jí)別車(chē)型當(dāng)中，該項(xiàng)技術(shù)大多出現(xiàn)在合資品牌當(dāng)中，如POLO、新寶來(lái)等。在自主品牌中，采用CAN總線技術(shù)的車(chē)型中很少，風(fēng)云2則是其中的代表車(chē)型。風(fēng)云2CAN總線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、ABS、車(chē)身、儀表及其他控制器的通訊，做到全車(chē)信息及時(shí)共享。在風(fēng)云2的組合儀表盤(pán)當(dāng)中，階段里程、未關(guān)車(chē)門(mén)精確顯示、安全帶未系提醒等20多項(xiàng)信息全部可以顯示，比同級(jí)產(chǎn)品增加一倍，這樣增加了駕駛過(guò)程中的安全度。
五、CAN總線是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)
can總線是數(shù)字信號(hào)，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，CAN總線越來(lái)越受到人們的重視。
六、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的區(qū)別
模擬信號(hào)指幅度的取值是連續(xù)的（幅值可由無(wú)限個(gè)數(shù)值表示）。時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)包括連續(xù)變化的圖像（電視、傳真）信號(hào)等。時(shí)間上離散的模擬信號(hào)是一種抽樣信號(hào)，它是對(duì)模擬信號(hào)每隔時(shí)間T抽樣一次所得到的信號(hào)，雖然其波形在時(shí)間上是不連續(xù)的，但其幅度取值是連續(xù)的，所以仍是模擬信號(hào)。
數(shù)字信號(hào)指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字信號(hào)。二進(jìn)制碼受噪聲的影響小，易于有數(shù)字電路進(jìn)行處理，所以得到了廣泛的應(yīng)用。
模擬通信的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn)，但存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)：（1）保密性差，模擬通信尤其是微波通信和有線明線通信，很容易被竊聽(tīng)。只要收到模擬信號(hào)，就容易得到通信內(nèi)容。（2）抗干擾能力弱，電信號(hào)在沿線路的傳輸過(guò)程中會(huì)受到外界的和通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾，噪聲和信號(hào)混合后難以分開(kāi)，從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長(zhǎng)，噪聲的積累也就越多。
數(shù)字通信有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）加強(qiáng)了通信的保密性。語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)A/D變換后，可以先進(jìn)行加密處理，再進(jìn)行傳輸，在接收端解密后再經(jīng)D/A變換還原成模擬信號(hào)。（2）提高了抗干擾能力，尤其在中繼時(shí)，數(shù)字信號(hào)可以再生而消除噪聲的積累。（3）傳輸差錯(cuò)可以控制，從而改善了傳輸質(zhì)量。（4）便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理。（5）可構(gòu)建綜合數(shù)字通信網(wǎng)，綜合傳遞各種消息，使通信系統(tǒng)功能增強(qiáng)。但數(shù)字通信也存在缺點(diǎn)，例如：占用頻帶較寬，技術(shù)要求復(fù)雜，進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)帶來(lái)量化誤差。
數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)南⒁话愣际请x散的，但也可能是連續(xù)的，若需要在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳誦模擬消息，則在發(fā)送段的信息源中應(yīng)包括一個(gè)?！獢?shù)轉(zhuǎn)換裝置，而在接收端的收信者中包括一個(gè)數(shù)—模轉(zhuǎn)換裝置。考慮到現(xiàn)在有大量的模擬通信系統(tǒng)這個(gè)事實(shí)，目前還常常需要它來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)。這就需要對(duì)其做些改造，或者加裝數(shù)字終端設(shè)備。
（來(lái)源：21ic電子網(wǎng)）
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