CAN總線及CAN通訊協議

2020-12-08 電子產品世界

CAN，全稱為「Controller Area Network」，即控制器區域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主幹系統中，均嵌入CAN控制裝置。

一個由CAN 總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節點。實際應用中，節點數目受網絡硬體的電氣特性所限制。例如，當使用Philips P82C250作為CAN收發器時，同一網絡中允許掛接110個節點。CAN 可提供高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實時控制變得非常容易。另外，硬體的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁幹擾能力。

CAN通訊協議主要描述設備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開放系統互連模型（OSI）一致。每一層與另一設備上相同的那一層通訊。實際的通訊發生在每一設備上相鄰的兩層，而設備只通過模型物理層的物理介質互連。CAN的規範定義了模型的最下面兩層：數據鏈路層和物理層。下表中展示了OSI開放式互連模型的各層。應用層協議可以由CAN用戶定義成適合特別工業領域的任何方案。已在工業控制和製造業領域得到廣泛應用的標準是DeviceNet，這是為PLC和智能傳感器設計的。在汽車工業，許多製造商都應用他們自己的標準。

CAN通訊協議主要描述設備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開放系統互連模型（OSI）一致。每一層與另一設備上相同的那一層通訊。實際的通訊發生在每一設備上相鄰的兩層，而設備只通過模型物理層的物理介質互連。CAN的規範定義了模型的最下面兩層：數據鏈路層和物理層。下表中展示了OSI開放式互連模型的各層。應用層協議可以由CAN用戶定義成適合特別工業領域的任何方案。已在工業控制和製造業領域得到廣泛應用的標準是DeviceNet，這是為PLC和智能傳感器設計的。在汽車工業，許多製造商都應用他們自己的標準。

CAN具有十分優越的特點，使人們樂於選擇。這些特性包括：

1，低成本

2，極高的總線利用率

3，很遠的數據傳輸距離(長達10Km)

4，高速的數據傳輸速率（高達1Mbit/s）

5，可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文

6，可靠的錯誤處理和檢錯機制

7，發送的信息遭到破壞後，可自動重發

8，節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能

9，報文不包含源地址或目標地址，僅用標誌符來指示功能信息、優先級信息

相關焦點

  • CAN總線協議概述
    在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制區域網的標準總線，並且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。​在幾個站同時需要發送數據時，要求快速地進行總線分配。實時處理通過網絡交換的緊急數據有較大的不同。一個快速變化的物理量，如汽車引擎負載，將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻繁地傳送數據並要求更短的延時。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，具有最低二進位數的標識符有最高的優先級。
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  • 現代汽車核心技術-CAN總線應用層協議標準SAE J1939
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  • 一文看懂CAN總線原理、特點及應用
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  • 基於CAN總線的分布式熱電阻智能節點的設計
    3.2 節點與上位機的can通信智能節點與主控卡或上位機的通信主要基於can通信協議來完成，它的優點是能夠實時處理數據、在惡劣環境下正常工作、成本低且擁有比較高的帶寬。由於上位機內部無can網絡適配器，因此需外接rs-232/can轉接卡，實現上位機與智能節點的通信。
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    本文主要研究PROFIBUS-DP[2]與CAN[3]兩種總線的協議轉換的原理，並設計出了一種網關實現了這兩種總線的互聯。2  方案設計對於兩個異構的現場總線，其數據鏈路層和應用層協議是截然不同的，要實現它們的互聯，需要採用網關進行協議轉換。
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  • 在嵌入式網關中CAN總線有什麼應用?
    是國際上應用最廣泛的現場總線之一。在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制區域網的標準總線，並且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。SJA1000是一個獨立的CAN控制器，它是Philips公司另一個CAN控制器PCA82C200的替代產品，且增加了一種新的工作模式（Peli CAN），這種模式支持CAN 2.0B協議。SJA1000主要完成CAN的通信協議，實現報文的裝配和拆分、接收信息的過濾和校驗等。 PCA82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，主要用於增強系統的驅動能力。
  • NiMotion一體化電機在PLC上應用案例---TCP轉CAN通訊
    針對以上步進電機應用存在的問題，NiMotion推出了帶有CAN總線功能的一體化步進電機產品，產品覆蓋42系列57系列和86系列，可使用帶有CAN總線模塊的PLC來控制NiMotion的一體化電機。考慮到CANopen總線特殊模塊比較昂貴，NiMotion推出可以替代CANopen模塊的乙太網轉CAN通信協議轉換器，只需用戶PLC自帶乙太網口即可實現對一體化步進電機的CAN總線控制。完美的替換了CANopen總線特殊模塊，降低用戶的使用成本的同時大大簡化了工程設計和工程實施的難度。
  • 基於嵌入式WinCE的CAN總線控制器驅動設計
    嵌入式作業系統(：Real-time Embedded OperatingSystem，RTOs或EOs)作為一種實時的、支持嵌入式系統應用的作業系統軟體，成為嵌入式系統(包括硬、軟體系統)極為重要的組成部分，通常包括與硬體相關的底層驅動軟體、系統內核、設備驅動接口、通信協議、圖形界面、標準化瀏覽器Browser等。
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    4G射頻的車栽CAN總線故障診斷儀，詳細介紹其工作原理及系統硬體電路，最後分別闡述接收端、發射端和PC端的軟體模塊。該方案採用自動跳頻的2．4G空中協議，經測試統計誤碼率保持在有效範圍之內，在14m內仍能正常工作。
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  • CAN總線系統結構與原理
    1.CAN 數據傳輸總線系統的組成　　以馬自達6 汽車為例介紹CAN總線系統結構與原理。　　馬自達CAN數據傳輸總線系統由每個控制單元(例如，ABS、PCM、BCM等控制單元)內部的1 個CAN控制器和1個收發器，在每個控制單元外部連接的2 條CAN數據總線和整個系統中的2 個終端組成，如圖1所示。