CAN 總線是控制器局域網(wǎng)絡（Controller Area Network）的簡稱，是一種國際標準化的串行通信協(xié)議。

CAN 總線最初由德國博世公司開發(fā)，用于解決汽車上眾多電子控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸問題。后來通過 ISO11898 及 ISO11519 進行了標準化，如今在汽車產(chǎn)業(yè)以及其他眾多領域都得到了廣泛應用。

CAN 總線具有以下顯著特點：

1. 不分主從：任一節(jié)點都能主動與其他節(jié)點通信。

2. 優(yōu)先級機制：節(jié)點信息有優(yōu)先級，高優(yōu)先級數(shù)據(jù)能在短時間內(nèi)傳輸。

3. 非破壞性仲裁：多個節(jié)點同時發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動退出，最高優(yōu)先級節(jié)點繼續(xù)傳輸，避免總線沖突和癱瘓。

4. 靈活的數(shù)據(jù)傳輸：可通過報文濾波實現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)傳輸，無需專門調(diào)度。

5. 節(jié)點數(shù)量多：CAN 總線上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，最多可達 110 個。

6. 短幀結(jié)構(gòu)：傳輸時間短，受干擾概率低，錯誤檢測效果好。

7. 完善的錯誤檢測與處理：定義了位錯誤、填充錯誤、CRC 錯誤、格式錯誤和確認錯誤等檢測方法，并能根據(jù)錯誤狀態(tài)進行相應處理。

8. 通信距離與速率：最遠通信距離可達 10 公里（速率在 5kbit/s 以下），最高通信速率可達 1Mbit/s（此時距離最長為 40 米）。

9. 通信介質(zhì)多樣：雙絞線、同軸電纜或光纖都可選擇。

10. 自動關(guān)閉輸出：錯誤嚴重時，節(jié)點自動關(guān)閉輸出，不影響其他節(jié)點運行。

CAN 總線的結(jié)構(gòu)分為分層結(jié)構(gòu)和拓撲結(jié)構(gòu)。分層結(jié)構(gòu)參照 ISO/OSI 標準模型，定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，有些還有應用層協(xié)議。拓撲結(jié)構(gòu)常見的有總線型，其易于實現(xiàn)、成本低，但容錯和拓展性較差。

CAN 總線依據(jù)用途定義了 4 種幀結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、差錯幀和超載幀。數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)，遠程幀用于請求數(shù)據(jù)，差錯幀處理錯誤，超載幀通知推遲發(fā)送。

CAN 總線采用位仲裁機制，依據(jù)標識符決定優(yōu)先級，ID 號越小，報文優(yōu)先級越高。同時，為保證同步和避免錯誤，還進行位填充。

在調(diào)試方面，可通過測量 CAN 收發(fā)器和 CAN 控制器的發(fā)送和接收信號來驗證工作狀態(tài)。CAN 收發(fā)器負責邏輯電平和信號電平轉(zhuǎn)換，CAN 控制器處理數(shù)據(jù)并傳遞。

總之，CAN 總線因其諸多優(yōu)點，在汽車、自動化、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領域發(fā)揮著重要作用。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）