CAN控制器局域网总线
CAN Bus简介
CAN总线在智能网联汽车中的技术挑战
需要解决高实时性、高可靠性、高安全性等方面的技术问题。
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CAN Bus技术演进
高速CAN总线技术
目前CAN总线已达到1Mbps，未来将进一步提高至4Mbps或更高，以满足日益增长的数 据传输需求。
低压CAN总线技术
低压CAN总线以其灵活性和低成本性在汽车电子领域得到广泛应用，未来将进一步优化 其性能和可靠性。
CAN总线与互联网技术的融合
随着物联网技术的发展，CAN总线将与互联网技术融合，实现远程监控和管理，提高汽 车智能化水平。
CAN Bus被用于工业自动化控制 系统中的数据传输和控制，例如工 厂自动化生产线、机器人控制系统 等。
其他领域
除了汽车和工业自动化领域，CAN Bus还被应用于医疗设备、航空航 天、智能家居等领域中。
02
CAN Bus通信协议
CAN协议概述
01
CAN是控制器局域网（Controller Area Network）的缩写， 它是一种用于汽车和其他工业应用场合的通信协议。
应用
与CAN控制器一起广泛应用于汽 车、工业自动化、楼宇自动化等
领域。
CAN总线电阻
作用
CAN总线电阻用于匹配总 线上的阻抗，以确保数据 传输的稳定性和可靠性。
类型
分为终端电阻和线电阻两 种类型。
应用
在CAN总线系统中，终端 电阻通常用于连接CAN控 制器和CAN收发器，而线 电阻用于连接其他设备。
灵活性
CAN Bus支持多种数据传输速 率，同时可以适应不同的网络 环境，具有较强的灵活性。
成本效益
can总线的国际标准
can总线的国际标准CAN总线，全称为控制器局域网总线（Controller Area Network），是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。
由于其高性能、高可靠性、以及灵活的通讯方式，CAN总线在工业自动化、船舶、医疗设备、航空航天等领域得到了广泛应用。
CAN总线的国际标准，具体为ISO 11898系列。
这一系列标准详细规定了CAN 总线的物理层、数据链路层以及应用层的规范。
1.物理层：ISO 11898-1至-3规定了CAN总线的物理层。
这部分标准主要定义了CAN总线的基本电气特性，如位速率、位编码、位同步等。
同时，这些标准还对CAN总线的物理接口，包括连接方式、信号幅度和阻抗等进行了规定。
2.数据链路层：ISO 11898-4至-7规定了CAN总线的数据链路层。
这部分标准主要定义了如何实现节点间的数据传输和错误检测。
标准中规定了如何使用标识符来标识信息，如何发送和接收数据，以及如何处理错误和故障等。
3.应用层：ISO 11898-8至-10规定了CAN总线的应用层。
这部分标准主要定义了如何实现节点间的信息交互和通讯控制。
标准中规定了如何定义通讯协议、如何进行信息交互、如何处理异常情况等。
此外，CAN总线还有几个子标准，包括CAN 2.0、CAN FD（快速数据）等。
这些子标准在原有的CAN总线基础上进行了扩展和改进，以适应更高的数据传输速率和更复杂的应用需求。
总的来说，CAN总线的国际标准为各种不同领域的应用提供了一个通用的通讯平台。
通过遵循这些标准，不同的设备和应用可以方便地实现相互之间的通讯和控制，从而提高了系统的效率和可靠性。
CAN总线简介(2024版)
驱动系统的高速CAN
• 驱动系统CAN主要连接对象是发动机控制器 （ECU）、ABS控制器、安全气囊控制器、 组合仪表等等，它们的基本特征相同，都是 控制与汽车行驶直接相关的系统。
倍。这种传统布线方法不能适应汽车的发展。CAN总线可有效减少线束，节省空间。
例如某车门-后视镜、摇窗机、门锁控制等的传统布线需要20-30 根，应用总线 CAN 则
只需要 2 根。（3）关联控制在一定事故下，需要对各ECU进行关联控制，而这是传统
汽车控制方法难以完成的表1 汽车部分电控单元数据发送、接受情况
• （5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。
• （6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。
• （7）节点数实际可达110个。
• （8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。
• （9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错 率极低。
• （10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一 般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。
可靠性高：传输故障（不论是由内部还是外部引起 的）应能准确识别出来 使用方便：如果某一控制单元出现故障，其余系统 应尽可能保持原有功能，以便进行信息交换 数据密度大：所有控制单元在任一瞬时的信息状态 均相同，这样就使得两控制单元之间不会有数据偏 差。如果系统的某一处有故障，那么总线上所有连 接的元件都会得到通知。 数据传输快：连成网络的各元件之间的数据交换速 率必须很快，这样才能满足实时要求。
• （2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满 足不同的实时要求。
CAN控制器局域网总线协议详解拓扑图错误状态种类
一提到总线，就很容易让我们联想到错综复杂的计算机电线，可是这些总线总能起着十分重要的作用，今天我们就来认识下CAN 总线协议。
CAN 控制器局域网总线是一种实施应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
最常用的领域是汽车。
CAN 协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配线线束。
【特点】1.CAN 是目前位置唯一有国际标准的现场总线2.CAN 为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而且部分主从3.在报文标识符上，CAN 上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求4.CAN 采用非破坏总线仲裁技术5.CAN 节点只需通过对报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播几种方式接收数据6.CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路7.报文采用短帧结构，传输时间段，受干扰概率低，数据出错率极低8.CAN 的每帧信息都有CRC 校验及其他检错措施，具有极好的检错效果9.CAN 的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活10.CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，已使总线上其他节点的操作不受影响11.CAN 总线具有较高的性能价格比【总线拓扑图】CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。
总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。
发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方，如图。
【错误状态种类】1.主动错误状态 主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标识。
2.被动错误状态 被动错误状态是易引起错误的状态。
处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其他单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。
处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其他处于主动错误状态的单元如果没有发现错误，整个总线也被认为是没有错误的。
CAN总线基础知识总结（建议收藏）
CAN总线基础知识总结（建议收藏）CAN总线基础知识总结一、CAN总线简介1、CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网）是由德国BOSCH（博世）公司在1986年为汽车而设计的，它是一种串行通信总线，只需两根线CAN_H和CAN_L。
2、隐性（逻辑1）与显性（逻辑0）的概念：CAN总线在数据传输过程中，实际上传输的是CAN_H和CAN_L 之间的电位差。
CAN_H只能是高电平(3.5V)或悬浮状态(2.5V)，CAN_L只能是低电平(1.5V)或悬浮状态(2.5)V，当CAN_H和CAN_L 都为2.5V 时，是隐性，表示逻辑1，当CAN_H为3.5V、CAN_L都为2.5V时，是显性，表示逻辑0。
表示隐性和显性逻辑的能力是CAN总线仲裁方法的基本先决条件，即所有节点都为隐性时，总线才处于隐性状态；只要有一个节点发送了显性，总线就呈现为显性状态。
3、120?电阻：必须在总线的每一节点的CAN_H和CAN_L之间接一个120?左右的电阻，以避免出现信号反射。
4、CAN技术规范CAN2.0A和CAN2.0B：CAN2.0A只有标准帧（标识符（ID）有11位）；CAN2.0B除了标准帧，还有扩展帧（标识符（ID）有29位）。
5、CAN的国际标准ISO11898和ISO11519：CAN 协议经ISO 标准化后有ISO11898和ISO11519两种标准，它们对于数据链路层的定义相同，但物理层不同。
ISO11898 是波特率为125kbps-1Mbps 的CAN高速通信标准。
ISO11519 是波特率为125kbps 以下的CAN低速通信标准。
高速通信标准和低速通信标准的硬件规格也不一样，所以需要选用不同的收发器。
在收发器的规格书上都会注明高速通信用还是低速通信用，或者是符合ISO11898标准还是ISO11519标准。
6、CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层，要将CAN总线应用于工程项目中必须制定上层的应用协议。
CAN总线基础知识总结(建议收藏)
CAN总线基础知识总结一、CAN总线简介1、CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网）是由德国BOSCH（博世）公司在1986年为汽车而设计的，它是一种串行通信总线，只需两根线CAN_H和CAN_L。
2、隐性（逻辑1）与显性（逻辑0）的概念：CAN总线在数据传输过程中，实际上传输的是CAN_H和CAN_L之间的电位差。
CAN_H只能是高电平(3.5V)或悬浮状态(2.5V)，CAN_L只能是低电平(1.5V)或悬浮状态(2.5)V，当CAN_H和CAN_L都为2.5V 时，是隐性，表示逻辑1，当 CAN_H为3.5V、CAN_L都为2.5V时，是显性，表示逻辑0。
表示隐性和显性逻辑的能力是CAN总线仲裁方法的基本先决条件，即所有节点都为隐性时，总线才处于隐性状态；只要有一个节点发送了显性，总线就呈现为显性状态。
3、120Ω电阻：必须在总线的每一节点的CAN_H和CAN_L之间接一个120Ω左右的电阻，以避免出现信号反射。
4、CAN技术规范CAN2.0A和CAN2.0B：CAN2.0A只有标准帧（标识符（ID）有11位）；CAN2.0B除了标准帧，还有扩展帧（标识符（ID）有29位）。
5、CAN的国际标准ISO11898和ISO11519：CAN 协议经ISO 标准化后有ISO11898和ISO11519两种标准，它们对于数据链路层的定义相同，但物理层不同。
ISO11898 是波特率为125kbps-1Mbps 的CAN高速通信标准。
ISO11519 是波特率为125kbps 以下的CAN低速通信标准。
高速通信标准和低速通信标准的硬件规格也不一样，所以需要选用不同的收发器。
在收发器的规格书上都会注明高速通信用还是低速通信用，或者是符合ISO11898标准还是ISO11519标准。
6、CAN总线协议只定义了物理层和数据链路层，要将CAN总线应用于工程项目中必须制定上层的应用协议。
控制器局域网总线—CAN
1．2．1 CAN的一些基本概念
报文 总线上的信息以不同格式的报文发送，但长度 有限制。当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送 一个新报文。
信息路由 在CAN系统中，一个CAN节点不使用有关 系统结构的任何信息(如站地址)。包含一些重要概念：
系统灵活性——节点可在不要求所有节点及其应用 层改变任何软件或硬件的情况下，被接于CAN网络。
随着CAN在各种领域的应用和推广，对其通信格 式的标准化提出了要求。为此，l 991年9月 Philips Semiconductors制订并发布了CAN技术规范Version2.0)。
该技术规范包括A和B两部分。2.0A 给出了CAN 报文标准格式，而2.0B给出了标准的和扩展的两种格 式。
此后，1993年11月ISO正式颁布了道路交通运输工 具－数据信息交换－高速通信控制器局域网(CAN)国际 标准ISO11898，为控制器局域网的标准化、规范化铺 平了道路。
⑦ 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低， 具有极好的检错效果。
⑧ CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施， 保证了数据出错率极低。
⑨ CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤， 选择灵活。
⑩ CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输 出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。
1．2 CAN的技术规范
出错标注和恢复时间 已损报文由检出错误的任何节 点进行标注。这样的报文将失效，并自动进行重发送。 如果不存在新的错误，自检出错误至下一个报文开始发 送的恢复时间最多为29个位时间。
故障界定 CAN节点有能力识别永久性故障和短暂 扰动，可自动关闭故障节点。
连接 CAN串行通信链路是一条众多单元均可被连接 的总线，理论上，单元数目是无限的，实际上，单元总 数受限于延迟时间和(或)总线的电气负载。
CAN总线
CAN总线：CAN 是控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network），是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。
CAN协议由德国的Robert Bosch公司开发，用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。
该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。
CAN 协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。
CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。
CAN总线可以应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领域。
CAN总线特点：(1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他(一个或多个)节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序，高优先级节点信息在134μs通信;(2) 多个节点同时发起通信时，优先级低的避让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞;(3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M);(4) CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。
CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。
CAN总线在工控领域主要使用低速-容错CAN即ISO11898-3标准，在汽车领域常使用500Kbps的高速CAN。
某进口车型拥有，车身、舒适、多媒体等多个控制网络，其中车身控制使用CAN网络，舒适使用LIN网络，多媒体使用MOST网络，以CAN网为主网，控制发动机、变速箱、ABS等车身安全模块，并将转速、车速、油温等共享至全车，实现汽车智能化控制，如高速时自动锁闭车门，安全气囊弹出时，自动开启车门等功能。
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物 理 层
通知、以及应 答、帧编码、 数据封装拆装、 媒体访问管理、 出错检测 电气连接、实现 驱动器/接受 器特性、定时、 同步、位编码 /解码
6.3 CAN技术规范——基本概念
报文：当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一
个新报文。 信息路由：在CAN系统中，一个CAN节点不使用有关 系统结构的任何信息(如站地址)。
位速率：
CAN的数据传输率在不同的系统中是不同的， 而在一个给定的系统中，此速度是唯一和固定的。
远程数据请求：通过发送一个远程帧，需要数据的节点
5. CAN的直接通信距离最远可达10km（速率 5kbps以下）；通信速率最高可达1Mbps（此 时通信距离最长为40m）。 6. CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目 前可达110个；报文标识符可达2032种 （CAN2.0A），而扩展标准（CAN2.0B）的报 文标识符几乎不受限制。 7. 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低， 具有极好的检错效果。
由于其高性能、高可靠性、及独特的设计，CAN越来越 受到人们的重视。国外已有许多大公司的产品采用了这一技
术。众所周知，现代汽车越来越多地采用电子装置控制，如 发动机的定时、注油控制，加速、刹车控制（ASC）及复杂 的抗锁定刹车系统（ABS）等。由于这些控制需检测及交换 大量数据，采用硬接信号线的方式不但烦琐、昂贵，而且难 以解决问题，采用CAN总线上述问题便得到很好地解决。据 资料介绍，世界上一些著名的汽车制造厂商，如BENZ（奔 驰）、BMW（宝马）、PORSCHE（保时捷）、ROLLSROYCE（劳斯莱斯）和JAGUAR（美洲豹）等都已开始采用 CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的 数据通信。
8. CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检 错措施，保证了数据出错率极低。 9. CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆 或光纤，选择灵活。 10. CAN节点在错误严重的情况下具有自动 关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作 不受影响。
CAN通信模型
只采用了OSI参考模型中的两层：物理层 接受滤波、超载 和数据连路层
第6章
控制器局域网总线 CAN Controller Area Network
主 要 内 容 6.1 6.2 6.3 6.4 CAN CAN CAN CAN 概述 性能特点 技术规范 器件介绍及应用
6.1 CAN 概述
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网， CAN最初是由德国的Bosch公司为汽 车监测、控制系统而设计的。是国际 上应用最广泛的现场总线之一。最初， CAN被设计作为汽车环境中的微控制 器通讯，在车载各电子控制装置ECU 之间交换信息，形成汽车电子控制网 络。
3. CAN采用非破坏性总线仲裁技术，当多 个节点同时向总线发送信息时，优先级较低 的节点会主动地退出发送，而最高优先级的 节点可不受影响地继续传输数据，从而大大 节省了总线冲突仲裁时间。尤其是在网络负 载很重的情况下也不会出现网络瘫痪情况 （以太网则可能）。 4. CAN只需通过报文滤波即可实现点对点、 一点对多点及全局广播等几种方式传送接收 数据，无需专门的“调度”。
可以请求另一个节点发送个相应的数据帧。
CAN发展一览表
1983: Start of the Bosch internal project to develop an in-vehicle network 1986: Official introduction of CAN protocol 1987: First CAN controller chips from Inter and Philips Semiconductors 1991: Bosch's CAN specification 2.0 published 1991: CAN Kingdom CAN-based higher-layer protocol introduced by Kvaser 1992: CAN in Automation international users and manufacturers group established 1992: CAN in Application Layer(CAL) protocol published by CiA 1992: First cars from Mercedes-Benz used CAN network 1993: ISO 11898 standard published 1994: First international CAN Conference(iCC) organized by CiA 1994: Device Net protocol introduction by Allen-Bradley 1995: ISO 11898 amendment (extended frame format) published 1995: CAN open protocol published by CiA 2000: Development of the time-triggered communication protocol for AN(TTCAN)
6.2 CAN技术特点
1. CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任
意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分
主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。 利用这一特点可方便地构成多机备份系统。 2. CAN网络上的节点信息分成不同的优先级，可满 足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在 134us内得到传输。