CAN控制器局域网.pdf

CAN（Controller Area Network）控制器局域网是一种专为汽车工业设计的串行通信协议，由德国博世公司于1986年推出，主要用于解决汽车内部各部件间的通信问题。随着时间的推移，CAN总线技术因其高效、可靠和灵活的特性，逐渐拓展到航空航天、电力、石化、冶金等多个领域。CAN已成为ISO 11898国际标准，支持高速和低速两种通信模式。 CAN网络的一个关键特点是其分布式通信，网络中的每个节点都可以在任何时候主动发送信息，无需主从结构。这种设计使得通信方式多样，可以轻松构建多机备份系统。同时，CAN网络支持优先级机制，高优先级的数据可以在很短的时间内完成传输，避免了传统的冲突仲裁过程，提升了实时性。 CAN总线采用了非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时试图发送数据时，优先级低的节点会自动停止发送，确保高优先级节点的数据传输不受影响。此外，CAN通过报文过滤实现点对点、一点对多点以及全局广播等多种数据传输方式，简化了通信管理。 CAN总线的通信距离和速率具有很好的可调性，最远通信距离可达10公里（在5kbps以下的速率），而最高通信速率可达1Mbps（此时通信距离最长为40米）。CAN网络可以容纳多达110个节点，并且报文标识符数量丰富，CAN2.0A标准支持2032种，而CAN2.0B扩展标准几乎不受限制。 CAN协议具有强大的错误检测和纠正机制，包括发送自检、循环冗余校验（CRC）、位填充和报文格式检查等，确保了数据传输的准确性。当节点检测到严重错误时，会自动关闭输出，防止影响其他节点，保护网络的稳定运行。 CAN通信介质多样化，可以使用双绞线、同轴电缆或光纤，适应各种环境需求。此外，CAN节点还可以进入睡眠模式，降低系统功耗，通过总线激活或其他内部条件唤醒，提高了能源效率。 在汽车行业，CAN总线的应用非常广泛，例如用于发动机控制、燃油控制、刹车系统（如ASC和ABS）等，有效减少了传统接线束的复杂性和成本。许多知名汽车制造商如奔驰、宝马、保时捷等都已采用CAN总线技术。 CAN通信模型遵循OSI七层模型的下三层：物理层、数据链路层（包括逻辑链路控制LLC和媒体访问控制MAC子层）和网络层。物理层定义了电气特性，数据链路层负责帧结构、仲裁、错误检测等功能，而网络层则处理节点间的连接和通信。 CAN控制器局域网是一种高效、可靠的通信协议，广泛应用于汽车电子系统和其他自动化领域，其独特的通信特性和灵活性使其成为解决复杂系统间通信问题的理想选择。随着技术的发展，CAN总线的应用前景将持续拓宽。