CAN总线原理
CAN总线协议原理特点
CAN总线协议原理特点CAN（Controller Area Network）总线协议是一种串传式通信协议，其主要应用于汽车电子系统的通信与数据传输。
相较于其他常见的通信方式，CAN总线的特点在于其高可靠性、高实时性和高带宽。
本文将深入探讨CAN总线协议的原理和特点。
一、CAN总线协议原理CAN总线协议是一种基于串传方式的网络通信协议，旨在提供一种快速、可靠且实时的通信解决方案。
它采用两线制，即CAN_H（CAN High）和CAN_L（CAN Low）线，通过差分信号传输数据。
CAN总线采用先进的调制调制解调技术，将数据转换成差分电压信号进行传输，以提高抗干扰能力。
CAN总线的通信基于主从结构。
每个节点都可以作为主节点或者从节点进行通信。
主节点通常负责控制总线上的数据通信流程，并负责初始化和同步所有从节点。
而从节点将随时准备接收数据并处理。
主节点通过给定的优先级来安排总线上的数据传输，确保高优先级的数据能够及时传输。
CAN总线协议具有以下关键特性：1. 速度灵活：CAN总线协议支持灵活的通信速率，通常可以在1kb/s至1Mb/s的范围内进行调整。
这使得CAN总线适用于不同速率要求的应用，从低速传感器数据采集到高速实时控制。
2. 高实时性：CAN总线协议针对实时应用设计，可以满足对通信延迟非常敏感的应用需求。
其通信机制包括时间触发机制和事件触发机制，在保证数据的及时传输的同时确保了高实时性。
3. 可靠性：CAN总线协议采用了多种错误检测和纠正机制，以保证数据的可靠性。
通过使用循环冗余校验（CRC）对数据进行校验，并通过重传机制来处理丢失或者冲突的数据帧，使得CAN总线在面对噪声和干扰时能够保持良好的信号完整性。
4. 高带宽：CAN总线协议的带宽适中，能够满足大多数应用的需求。
每个CAN总线可以支持多个节点，每个节点可以发送和接收不同类型的数据帧，实现多通道的数据传输。
5. 灵活性：CAN总线协议提供灵活的网络拓扑结构，可以实现星型、环形、总线和混合结构等不同拓扑形式。
CAN的工作原理
CAN的工作原理CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车、工业控制和通信领域的串行通信协议。
它的工作原理是基于一种分布式通信机制，可以同时连接多个节点，实现高效的数据传输和控制。
CAN的工作原理可以简单概括为以下几个方面：1. 物理层：CAN总线采用双绞线作为传输介质，通常使用差分信号传输方式。
这种方式可以有效地抵抗电磁干扰，提高通信的可靠性。
CAN总线上的每个节点都通过一个传输线连接到总线上。
2. 数据链路层：CAN总线采用一种基于帧的通信协议，数据传输以帧为单位进行。
每个CAN帧由四个部分组成：起始位、帧类型位、数据位和CRC校验位。
起始位用于同步节点的时钟，帧类型位用于标识数据帧或远程帧，数据位用于传输实际的数据，CRC校验位用于检测数据传输的错误。
3. 帧传输：CAN总线上的节点可以同时发送和接收数据。
当一个节点要发送数据时，它首先检查总线上是否有其他节点正在发送数据，如果没有，则它可以开始发送数据。
发送节点会将数据和标识符封装成一个CAN帧，并通过总线发送出去。
其他节点在接收到这个CAN帧后，会检查标识符，如果匹配，则接收数据。
4. 碰撞检测：由于CAN总线是一种共享总线结构，多个节点可能同时发送数据，导致碰撞。
为了解决碰撞问题，CAN总线采用了非破坏性的碰撞检测机制。
当一个节点发送数据时，它会同时监听总线上的数据，如果检测到其他节点同时发送数据，那么发送节点会停止发送，并等待一个随机的时间后重新发送。
5. 优先级：CAN总线上的每个节点都有一个唯一的标识符，用于标识节点的优先级。
当多个节点同时发送数据时，具有更低标识符的节点具有更高的优先级，可以优先发送数据。
这种优先级机制可以确保重要数据的及时传输。
总的来说，CAN的工作原理基于分布式通信机制，通过物理层和数据链路层的协议实现数据的高效传输和控制。
它具有高可靠性、抗干扰能力强、支持多节点等特点，因此在汽车、工业控制和通信领域得到广泛应用。
can总线 原理
can总线原理
CAN总线是一种广泛应用于车载网络和工业控制系统中的串
行通信协议。
它基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）和差分信号传输技术，能够实现高效可靠的数据传输。
CAN总线的原理如下：
1. 物理层：CAN总线采用差分信号传输技术，使用两根同轴
电缆来传输数据和信号。
其中一根电缆传输高电平信号，另一根电缆传输低电平信号，两根电缆之间的电压差代表着传输的数据。
2. 数据帧：在CAN总线中，数据被封装成帧进行传输。
每个
数据帧由两部分组成：标识符（Identifier）和数据域（Data Field）。
标识符用于区分不同的消息和设备，数据域用于存
储实际传输的数据。
3. 仲裁机制：当多个设备同时发送数据帧时，CAN总线通过
仲裁机制来确定哪一个设备具有发送优先权。
仲裁机制使用位级别的比较来确定标识符的优先级，标识符的低位优先级高。
4. 帧有效性检测：CAN总线中每个设备都会对发送的数据帧
进行错误检测，以确保传输的可靠性。
这包括检查接收的数据帧是否有误码、位错误、位略符错误和CRC（循环冗余校验）错误。
5. 错误处理：当CAN总线上发生错误时，每个设备能够通过
错误报告机制获得有关错误类型和位置的信息，并采取相应的
措施进行纠正或处理。
总的来说，CAN总线通过差分信号传输、仲裁机制、帧有效性检测和错误处理等机制，可以实现高效可靠的数据传输，广泛应用于车载网络和工业控制系统中。
CAN总线的原理及使用教程
CAN总线的原理及使用教程一、CAN总线的原理1.数据链路层：CAN总线采用的是二进制多播通信方式，即发送方和接收方之间没有直接的连接关系，所有节点共享同一个总线。
在一个CAN总线系统中，每个节点都可以发送和接收信息。
当一个节点发送消息时，所有其他节点都能接收到该消息。
2.帧格式：CAN总线使用的是基于帧的通信方式，每个消息都被封装在一个CAN帧中。
帧由起始标志、ID、数据长度码、数据和校验字段组成。
其中，ID是唯一标识符，用来区分不同消息的发送者和接收者。
数据长度码指示了消息中数据的长度。
校验字段用于检测数据的完整性。
3. 传输速率：CAN总线的传输速率可根据需求进行配置，通常可选的速率有1Mbps、500Kbps、250Kbps等。
高速传输速率适用于对实时性要求较高的应用，而低速传输速率适用于对实时性要求不高的应用。
4.错误检测：CAN总线具有强大的错误检测能力，能够自动检测和纠正错误。
它采用了循环冗余校验（CRC）算法，通过对数据进行校验，确保数据的完整性。
如果数据传输过程中发生错误，接收方能够检测到错误，并通过重新请求发送来纠正错误。
二、CAN总线的使用教程1. 硬件连接：在使用CAN总线之前，需要先进行硬件连接。
将所有节点的CANH和CANL引脚连接到同一个总线上，并通过双终端电阻将CANH和CANL引脚与Vcc和地连接。
确保所有节点的通信速率和电气特性相匹配。
2.软件设置：使用相应的软件工具对CAN总线进行配置。
根据具体需求，设置通信速率、总线负载、数据帧格式等参数。
还需要为每个节点分配唯一的ID，用于区分发送者和接收者。
3.数据传输：使用软件工具编写代码，实现消息的发送和接收。
发送消息时，需要指定ID、数据长度和数据内容。
接收消息时，需要监听总线上的消息，并根据ID判断是否为自己需要的消息。
通过合理的逻辑处理，实现节点之间的数据交换和通信。
4.错误处理：CAN总线在数据传输过程中可能会发生错误，如位错误、帧错误等。
can总线的工作原理
can总线的工作原理CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线是一种多节点、分布式的串行通信协议，用于在不同的设备（如汽车电子控制单元）之间进行通信。
其工作原理如下：1. 总线结构：CAN总线包括两个主要组成部分：控制器和节点。
控制器负责管理总线上的通信，而节点则是实际的设备。
2. 通信速率：CAN总线使用串行通信方式，在一个时间周期内传输一位的数据。
通信速率可以根据需求进行调整，常见的有125kbps、250kbps和500kbps等。
3. 帧格式：CAN通信使用帧格式进行数据传输。
一个帧包括标识符、控制位、数据段和校验位等。
标识符用于确定帧的优先级和发送者的身份，控制位用于控制数据的传输方式，数据段用于传输实际的数据，校验位用于检查数据的完整性。
4. 预定位位：CAN总线使用预定位位来确保总线上的节点在发送数据之前处于同一状态。
当节点准备好发送数据时，首先发送一个断开位（Dominant），然后等待总线上所有节点一起发送一个随机位（Arbitration）。
节点在发送随机位时会检测总线上的信号，如果发现有其他节点同时发送了同样的位，则会停止发送，并等待下一个时间周期再次发送。
5. 碰撞检测：如果两个或多个节点同时发送数据，会发生碰撞（Collision）。
CAN总线通过监听总线上的信号来检测碰撞，并使用位优先级来解决冲突。
发送高优先级的节点会优先发送数据，低优先级的节点则会停止发送。
6. 增强型CAN（CAN FD）：为了提高数据传输速率，增强型CAN通过增加数据段长度和引入一些新的特性来实现更高的传输速率。
总的来说，CAN总线的工作原理是通过预定位位和碰撞检测来保证多个节点间的通信正常进行，从而实现数据的可靠传输。
can总线的原理
can总线的原理CAN总线的原理CAN总线，全称Controller Area Network，是一种高度可靠的、高速的、串行通信总线，常被应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
CAN总线的原理主要包括物理层、数据链路层和应用层。
一、物理层CAN总线的物理层是基于差分传输的。
它使用两条线CAN_H和CAN_L，当CAN_H线电压高于CAN_L线电压时，表示逻辑为1，当CAN_L线电压高于CAN_H线电压时，表示逻辑为0。
CAN总线的差分传输方式具有很强的抗干扰能力，能够有效地抵抗电磁干扰和噪声等干扰。
二、数据链路层CAN总线的数据链路层主要包括帧格式、帧发送和接收机制。
CAN 总线的帧格式包括起始位、帧类型、数据长度、数据区、帧校验和和结束位。
其中，起始位和结束位用于标识一个CAN总线帧的开始和结束，帧类型用于标识数据帧或远程帧，数据长度用于标识数据区的长度，数据区用于存储数据或请求数据，帧校验和用于确认数据的正确性。
CAN总线的帧发送机制采用分时复用和优先级控制的方法，即不同节点通过CAN总线共享相同的带宽，同时通过优先级控制来实现节点之间的数据传输。
当多个节点同时发送数据时，CAN总线会按照节点的优先级进行数据传输，优先级越高的节点先发送数据。
CAN总线的帧接收机制采用广播方式，即所有节点都能够接收到总线上的数据帧，并采用校验和来判断数据的正确性。
如果数据校验和正确，则可以接收数据，否则舍弃数据。
三、应用层CAN总线的应用层是通过标准的数据格式和协议来实现节点之间的数据交换。
CAN总线的应用层支持多种数据类型，包括数字、模拟和状态等，并支持多种通信协议，如CANopen、J1939和DeviceNet等。
CAN总线的原理是基于差分传输的物理层、帧格式、帧发送和接收机制以及应用层协议。
它具有高度可靠的性能、高速的传输速率和良好的抗干扰能力，广泛应用于汽车电子、工业控制和航空航天等领域。
can总线工作原理
can总线工作原理CAN总线是一种常用的串行通信协议，它被广泛应用在汽车、工业控制等领域。
CAN总线的工作原理是怎样的呢？让我们来详细了解一下。
首先，我们需要了解CAN总线的基本结构。
CAN总线由两根线组成，分别是CAN-High和CAN-Low线。
这两根线之间的电压差异表示逻辑状态，从而实现数据的传输。
CAN总线采用差分信号传输，能够有效抵抗电磁干扰，保证数据的可靠性。
其次，CAN总线采用了一种先进的通信机制，即基于事件驱动的通信方式。
在CAN总线上，每个节点都有自己的标识符，当一个节点有数据要发送时，它会首先检查总线上是否有其他节点在发送数据，如果没有，它就可以直接发送数据。
如果有其他节点正在发送数据，那么它就需要等待，直到总线空闲时才能发送数据。
这种基于事件驱动的通信方式能够有效地避免数据冲突，提高了通信的效率。
另外，CAN总线还采用了一种多主机的通信结构。
这意味着在CAN总线上可以连接多个节点，每个节点都有发送和接收数据的能力。
在数据传输时，不同节点之间可以通过标识符来区分不同的数据帧，从而实现数据的精确传输。
这种多主机的通信结构使得CAN总线在复杂的系统中能够灵活地应用，实现高效的数据通信。
此外，CAN总线还具有一种高度的实时性。
在CAN总线上，数据的传输是非常快速的，通常可以在几微秒内完成。
这种高速的数据传输能够满足实时控制系统对数据传输速度的要求，保证系统的稳定性和可靠性。
总的来说，CAN总线的工作原理是基于差分信号传输的、事件驱动的、多主机的通信结构，具有高度的实时性。
它在汽车、工业控制等领域得到了广泛的应用，成为了一种重要的通信协议。
通过对CAN总线的工作原理进行深入了解，我们可以更好地应用它，提高系统的性能和可靠性。
can总线控制器的原理
can总线控制器的原理
CAN总线控制器的原理主要包括以下部分：
1. 消息传输：CAN总线采用基于事件驱动的通信方式，发送端将消息打包成CAN帧，包括标识符、数据和校验码等信息，然后通过总线传输给接收端。
接收端接收到CAN帧后，进行校验、解析和处理。
2. 冲突检测与解决：当两个或多个节点同时发送消息时，可能会发生冲突，导致消息丢失。
CAN总线使用了非破坏性的位间竞争解决机制，发送端在消息发送过程中不断检测总线上的电压状态，如果检测到总线上的电压状态与发送的数据不一致，则认为发生了冲突。
当发生冲突时，发送端停止发送数据，并在下一个时间段重新尝试发送。
3. 总线仲裁：当多个节点同时发送消息时，根据标识符的优先级进行总线仲裁。
优先级较高的节点将覆盖优先级较低的节点发送的消息，从而保证在同一时间只有一个节点可以发送消息。
总线仲裁采用了非破坏性的位域编码方式，通过标识符位的比较来决定节点的优先级。
总的来说，CAN总线的控制原理主要包括消息传输、冲突检测与解决、总线仲裁等几个关键点。
通过这些机制的配合，CAN总线可以实现多个节点之间的高速、实时、可靠的通信。
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CAN总线系统数据的格式
报文传送主要有四种类型的帧：数据帧、远程帧、出错帧以及超载帧。 数据帧：由７个不同的位场组成，分别是帧起始、仲裁场、控制场、数 据场、CRC场、应答场以及帧结束。在具体编程中只要正确地运用仲裁 场、控制场中的数据长度码、数据场即可。 帧起始―标志一个数据帧或远程帧的开始，它是一个显性位。 仲裁场―仲裁场由报文标识符和远程发送请求位（RTR位）组成。RTR 位在数据帧中为显性，在远程帧中为隐性。包括报文标识符11位 （CAN2.0A标准），这12位共同组成报文优先权信息。数据帧的优先权 比同一标识符的远程帧的优先权要高。 控制场―由6位组成，包括２位作为控制总线发送电平的备用位（留作 CAN通信协议扩展功能用）与4位数据长度码。其中数据长度码(DLC0DLC3)指出了数据场中的字节数目0～8其保留位必须发送为显性 。
技术数据说明：
最大安全传输速率：1 Mbps = 1 Megabit per sec. = 1 000 000 bits per sec.
ISO标准：高速/低速分界点 125000bps 一个完整的信息传递平均周期：大约1ms（根据信息长度） 控制单元数量：出于可靠性原因，最多允许接入32个控制单元 CAN bus 总线最大允许长度：40 m
CAN总线系统数据传输的基本概念
技术规范―CAN技术规范（Version2.0）包括2.0A和2.0B。 2.0A的报文标识符为11位，2.0B有标准和扩展两种报文格式， 前者的标识符19位，后者29位。 远程数据请求―通过发送一个远程帧，需要数据的节点可以 请求另一个节点发送一个相应的数据帧，该数据帧和对应的 远程帧以相同的标识符命名。 显性隐性―CAN总线数值为两种互补的逻辑数值：“显性” 和“隐性”。其中显性表示逻辑“0”，而隐性表示逻辑“1” 当显性和隐性位同时发送时，总线数值将为显性。
CAN总线系统数据的格式
超载帧：由超载标识和超载界定符组成。 在CAN中，存在两个条件导致发送超载帧。一个是接收器未准备就绪， 另一个是在间隙场检测到显性位。
CAN总线系统数据的格式
帧间空间：数据帧（或远程帧）与先行帧的隔离是通过帧间空间实现的， 无论此先行帧类型如何（数据帧、远程帧、错误帧、过载帧）。 所不同的是，过载帧与错误帧之前没有帧间空间，多个过载帧之间也不 是由帧间空间隔离的。
信息通过Bit字节进行传送
下表说明，信息量如何随着添加Bit 而增加。 越多字节进行组合, 可以传递越多的信息。 每增加一个字节都可使携带的信息将增加一倍。
1 个字节的变化 0伏 5伏 可能的信息 10° C 20° C 2 个字节的变化 0 伏, 0 伏 0 伏, 5 伏 5 伏, 0 伏 5 伏, 5 伏 可能的信息 10° C 20° C 30° C 40° C 3 个字节的变化 0 伏, 0 伏, 0 伏 0 伏, 0 伏, 5 伏 0 伏, 5 伏, 0 伏 0 伏, 5 伏, 5 伏 5 伏, 0 伏, 0 伏 5 伏, 0 伏, 5 伏 5 伏, 5 伏, 0 伏 5 伏, 5 伏, 5 伏 可能的信息 10° C 20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 70° C 80° C
CAN总线上是差分信号，一个差分信号是用一个数值 来表示两个物理量之间的差异。 0—显性—CANH对地3.5V，CANL 1.5V 1—隐性—CANH对地2.5V，CANL 2.5V
正常情况下 CAN—H标准电压：隐性为2.6V左右；显性为3.8V左右
CAN—L标准电压：隐性为2.4V左右；显性为:1.2V左右
CAN总线系统数据的格式
远程帧：用来申请数据。当一个节点需要接收数据时，可以发送一个远 程帧，通过标识符与置RTR为高来寻址数据源，网络上具有与该远程帧 相同标识符的节点则发送相应的数据帧。 远程帧由帧起始、仲裁场、控制场、CRC场、应答场和帧结束组成。这 几个部分与数据帧中的相同，只是其RTR位为低而已。 远程帧的数据长度码为其对应的将要接收的数据帧中DLC的数值。
CAN程序版本： Bosch CAN 2.0
bps = bits per second 单位：位（比特）/秒 8 bits = 1 byte 8位=1字节 1 Mbps = 1 000 kbps = 1 000 000 bps
CAN总线系统数据的格式
CAN总线系统数据的格式
CAN总线系统数据的格式
CAN总线系统数据的格式
CAN总线的报错是通过发送错误帧完成的。在介绍错误帧前，先介绍一 下主动错误节点(Error Active)和被动错误节点(Error Passive)。每一个 节点都有两个计数器，分别用来计算接收数据错误数（REC）和发送数 据错误数（TEC），计数器如何进行增减在CAN协议里有详细的规定。 当一个节点的TEC和REC都小于128时，该节点为主动错误节点；当一 个节点的TEC或者REC大于等于128时，该节点为被动错误节点；当计 数器的值变化时，主动错误节点和被动节点会相互转化。当一个节点的 TEC大于等于256时，该节点进入BUS OFF状态，它将不能再与其他节 点通信。 错误帧：由两个不同场组成，一个是错误叠加标志，另一个是出错界定 符。 主动错误标志（6个显性位）和被动错误标志（6个隐性位）
约2,5 V
Antrieb 驱动总线
CAN总线系统数据的格式
0－优势
在CAN-数据总线系统中通常连接数个控制单 元。
只有当所有的控制单元发送“1”-Bit，在总 线个控制单元发送了“0”-Bit, 那么在总线线路上的信号逻辑上就是“0”。 一个控制单元的“0”－信息可覆盖其它控 制单元上的“1”－信息。
CAN总线系统数据传输的基本概念
报文―报文就是在总线上所传送的信息，该信息以不同的报 文传送，但报文长度要受帧结构的限制。当总线空闲时，任 何连接的单元均可开始发送一个新报文。 帧传送―在总线上传输的报文以帧结构进行传输。报文传送 由４种不同类型的帧来表示和控制：数据帧、远程帧、出错 帧和超载帧。 仲裁―仲裁用于处理总线访问冲突。方法是依据其报文优先 权，而优先权由报文标识符与RTR位来唯一确定。 标识符―一个报文的内容由其标识符ID命名，ID并不指出报 文的目的，但描述了数据的含义，以便网络中的所有节点有 可能借助报文滤波来决定该数据是否使它们激活。
CAN Low dominant 0
2.6 V
2.4 V
0.2 V = 1
差值> 2.3 V
= result bit value 0 = dominant = result bit value 1 = recessive
差值 < 2.3 V
CAN总线抗干扰能力
运行时产生电磁波的部件是车辆中的干扰源。
CAN总线系统数据的格式
负逻辑
优势信号 开关闭合 劣势信号 开关打开
灯不亮
灯亮
在CAN-总线规范中确定了负逻辑
状态值 收发器 闭合
状态值 收发器 打开 数据线路电压 Komfort 舒适总 0V至5V Komfort 舒适总线
数据线路电压
约2 V 至 3 V 线 约1,5 至 3,5 V Antrieb 驱动总线
CAN总线系统数据的传输
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广 播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发 给自己的，都对其进行接收。 发动机电脑向某电脑CAN收发器发送数据，该电脑CAN收 发器接收到由发动机电脑传来的数据，转换信号并发给本电 脑的控制器。 CAN数据传输系统的其他电脑收发器均接收到此数据，但是 要检查判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉。
CAN总线原理
汽车工程系 郝金魁
CAN总线系统结构
传输介质为双绞线，线性拓扑结构 每个控制单元“并联”在总线上
CAN总线系统结构
CAN总线系统结构
CAN总线系统结构
CAN总线系统结构
CAN总线系统结构
CAN总线系统数据的传输
当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广 播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发 给自己的，都对其进行接收。 发动机电脑向某电脑CAN收发器发送数据，该电脑CAN收 发器接收到由发动机电脑传来的数据，转换信号并发给本电 脑的控制器。 CAN数据传输系统的其他电脑收发器均接收到此数据，但是 要检查判断此数据是否是所需要的数据，如果不是将忽略掉。
CAN总线系统数据的格式
CAN总线系统数据的格式
数据场―存储在发送缓冲器数据区或接收缓冲器数据区中以待发送或接收的数 据。按字节存储的数据可由微控制器发送到网络中，也可由其它节点接收。其 中第一个字节的最高位首先被发送或接收。 CRC场―又名循环冗余码校验场，包括CRC序列（15位）和CRC界定符（1个隐 性位）。CRC场通过一种多项式的运算，来检查报文传输过程中的错误并自动 纠正错误。这一步由控制器自身来完成。 应答场―包括应答间隙和应答界定符两位。在ACK场（应答场）里，发送节点 发送两个“隐性”位。当接收器正确地接收到有效的报文，接收器就会在应答 间隙（ACK Slot）期间向发送器发送一“显性”位以示应答。 帧结束―每一个数据帧和远程帧均结束于帧结束序列，它由７个隐性位组成。
为阻止对数据线路的干扰影响，两个数据总线－线 路相互捻合。 在两个线路上电压的变化大小一样，然而方向相反。
低位
因此两个向外反射的线路的电压总和，总是恒定的。 两个电压的差值(= 逻辑内容) 与外界影响电压无关, 总是一样大小。
高位
CAN Bus 数据总线优点
与其他数据传输方式相比，CAN数据总线有如下优点：
CAN总线系统数据的传输
CAN总线系统数据的传输