车载总线 | CAN的详细介绍

一、CAN简介

1.1 CAN是什么？

CAN（Controller Area Network）总线协议是由BOSCH发明的一种基于消息广播模式的串行通信总线，它起初用于实现汽车内ECU之间可靠的通信，后因其简单实用可靠等特点，而广泛应用于工业自动化、船舶、医疗等其他领域。

了解CAN总线协议前，我们要知道汽车ECU是指的什么？ECU（Electronic Contorl Unit）电子控制器单元，又称为汽车的“行车电脑”，它们的用途就是控制汽车的行驶状态以及实现其各种功能。主要是利用各种传感器、总线的数据采集与交换，来判断车辆状态以及司机的意图并通过执行器来操控汽车。

简而言之，CAN总线是用于各个ECU之间相互通信的网络以及协议。

1.2 CAN的发展

1983年：BOSCH公司内部启动了一个项目，以研究一个车内网络。
1986年2月：在汽车工程师协会（SAE）会议上，BOSCH公司公布了CAN总线协议作为汽车电子解决方案。
1987年：英特尔（Intel）和飞利浦（Philips）推出第一款CAN控制器芯片。
1991年：奔驰500E是世界上第一款基于CAN总线系统的量产车型。
1991年：BOSCH公司发布CAN2.0标准，分CAN2.0A（11位标识符）用于标准格式和CAN2.0B（29位标识符）用于扩展格式。
1993年：ISO组织正式颁布CAN国际标准ISO 11898（高速应用，数据传输率小于1Mbps）和ISO 11519（低速应用，数据传输速率小于125Kbps）

1.3 CAN总线的特点

可以以多主的方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。
可以点对点，一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据，网络上的节点可以分成不同的优先级，可以满足不同的实时要求。
采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传送数据。
直接通信距离最远可达10km（速率4Kbps以下），通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）
节点数最多可达110个
采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8byte
每帧信息都有CRC校检及其他检错措施，数据错误率极低
通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光纤，一般采用廉价的双绞线即可
废除了传统的站地址编码，取而代之的是对通信数据块进行编码。
1）可使网络内的节点个数在理论上不受限制
2）数据块的标识可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义211或229个不同的数据块
3）数据块编码方式，可使不同的节点同时接收到相同的数据
节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。