CAN总线概述

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-01
CAN总线协议的概述

控制器局域网CAN( Controller Area Network)属于现场总线的范畴,是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国博世公司在20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到人们的重视,被广泛应用于诸多领域。而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时,CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。由于CAN总线具有很高的实时性能和应用范围,从位速率最高可达1Mbps的高速网络到低成本多线路的50Kbps网络都可以任意搭配。因此,CAN己经在汽车业、航空业、工业控制、安全防护等领域中得到了广泛应用。随着CAN总线在各个行业和领域的广泛应用,对其的通信格式标准化也提出了更严格的要求。1991年CAN总线技术规范(Version2.0)制定并发布。该技术规范共包括A和B两个部分。其中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。美国的汽车工程学会SAE在2000年提出了J1939协议,此后该协议成为了货车和客车中控制器局域网的通用标准。CAN总线技术也在不断发展。传统的CAN是基于事件触发的,信息传输时间的不确定性和优先级反转是它固有的缺陷。当总线上传输消息密度较小时,这些缺陷对系统的实时性影响较小;但随着在总线上传输消息密度的增加,系统实时性能会急剧下降。为了满足汽车控制对实时性和传输消息密度不断增长的需要,改善CAN总线的实时性能非常必要。于是,传统CAN与时间触发机制相结合产生了TTCAN(Time-Triggered CAN),ISO11898-4己包含了TTCAN。 TTCAN总线和传统CAN总线系统的区别是:总线上不同的消息定义了不同的时间槽(Timer Slot)。 CAN总线的工作原理CAN总线使用串行数据传输方式,可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行,也可以使用光缆连接,而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。 CAN与I2C总线的许多细节很类似,但也有一些明显的区别。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。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。  当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时,转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。CAN总线特征(1)报文(Message)总线上的数据以不同报文格式发送,但长度受到限制。当总线空闲时,任何一个网络上的节点都可以发送报文。(2)信息路由(Information Routing)在CAN中,节点不使用任何关于系统配置的报文,比如站地址,由接收节点根据报文本身特征判断是否接收这帧信息。因此系统扩展时,不用对应用层以及任何节点的软件和硬件作改变,可以直接在CAN中增加节点。(3)标识符(Identifier) 要传送的报文有特征标识符(是数据帧和远程帧的一个域),它给出的不是目标节点地址,而是这个报文本身的特征。信息以广播方式在网络上发送,所有节点都可以接收到。节点通过标识符判定是否接收这帧信息。(4)数据一致性应确保报文在CAN里同时被所有节点接收或同时不接收,这是配合错误处理和再同步功能实现的。(5)位传输速率不同的CAN系统速度不同,但在一个给定的系统里,位传输速率是唯一的,并且是固定的。(6)优先权 由发送数据的报文中的标识符决定报文占用总线的优先权。标识符越小,优先权越高。(7)远程数据请求(Remote Data Request) 通过发送远程帧,需要数据的节点请求另一节点发送相应的数据。回应节点传送的数据帧与请求数据的远程帧由相同的标识符命名。(8)仲裁(Arbitration) 只要总线空闲,任何节点都可以向总线发送报文。如果有两个或两个以上的节点同时发送报文,就会引起总线访问碰撞。通过使用标识符的逐位仲裁可以解决这个碰撞。仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同标识符的数据帧和远程帧同时发送时,数据帧优先于远程帧。在仲裁期间,每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电平相同,则这个单元可以继续发送,如果发送的是“隐性”电平而监视到的是“显性”电平,那么这个单元就失去了仲裁,必须退出发送状态。(9)总线状态 总线有“显性”和“隐性”两个状态,“显性”对应逻辑“0”,“隐性”对应逻辑“1”。“显性”状态和“隐性”状态与为“显性”状态,所以两个节点同时分别发送“0”和“1”时,总线上呈现“0”。CAN总线采用二进制不归零(NRZ)编码方式,所以总线上不是“0”,就是“1”。但是CAN协议并没有具体定义这两种状态的具体实现方式。(10)故障界定(Confinement) CAN节点能区分瞬时扰动引起的故障和永久性故障。故障节点会被关闭。(11)应答接收节点对正确接收的报文给出应答,对不一致报文进行标记。(12)CAN通讯距离最大是10公里(设速率为5Kbps),或最大通信速率为1Mbps(设通信距离为40米)。(13)CAN总线上的节点数可达110个。通信介质可在双绞线,同轴电缆,光纤中选择。(14)报文是短帧结构,短的传送时间使其受干扰概率低,CAN有很好的校验机制,这些都保证了CAN通信的可靠性。CAN总线的特点(1)具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点;(2)采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;(3)具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上,形成多主机局部网络;(4)可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;(5)可靠的错误处理和检错机制;(6)发送的信息遭到破坏后,可自动重发;(7)节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;(8)报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

CAN是控制器局域网络[1](Controller Area Network, CAN)的简称,属于现场总线(Fieldbus)的范畴,是众多的属于现场总线标准之一,是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的,并最终成为国际标准(ISO118?8)。是国际上应用最广泛的现场总线之一。在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议

CAN总线是一种缩写,全称应是“控制器局域网络总线”,是英文Controller Area Network的首字母组合而成的。它是总线的一种,与我们常见的USB总线属于一类概念,只不过CAN总线采用差分信号传输,有很强的错误检测能力,通信距离远,因此被用到一些特殊的场合,比如汽车,厂矿等干扰较强的地方。
CAN总线是一种通信协议,是一种串行通信协议。
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。
由于CAN为愈来愈多不同领域采用和推广,导致要求各种应用领域通信报文的标准化。为此,1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制订并发布了 CAN技术规范(VERSION 2.0)。该技术规范包括A和B两部分。2.0A给出了曾在CAN技术规范版本1.2中定义的CAN报文格式,能提供11位地址;而2.0B给出了标准的和扩展的两种报文格式,提供29位地址。此后,1993年11月ISO正式颁布了道路交通运载工具--数字信息交换--高速通信控制器局部网(CAN)国际标准(ISO11898),为控制器局部网标准化、规范化推广铺平了道路。

  • CAN总线的基本概念?
    答:1.CAN总线是什么?CAN(Controller Area Network)是ISO国际标准化的串行通信协议。广泛应用于汽车、船舶等。具有已经被大家认可的高性能和可靠性。CAN控制器通过组成总线的2根线(CAN-H和CAN-L)的电位差来确定总线的电平,在任一时刻,总线上有2种电平:显性电平和隐性电平。“显性”具有“优先”的...
  • 详解CAN总线
    答:揭开CAN总线的神秘面纱: 作为Bosch精心打造的实时分布式控制网络,CAN总线以其1Mbps的疾速传输,长达10公里的通信范围,以及独特的无损仲裁机制和多主结构,在汽车行业中大放异彩。标准化的协议体系: CAN的物理层和数据链路层均遵循严谨的标准化,允许应用层根据需求自定义。收发器巧妙地转换逻辑电平,区分...
  • CAN总线有哪些特点?
    答:CAN总线的特点 1、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点。2、采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作。3、具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus上,形成多主机局部网络。4、可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文。5、可靠的错误处理...
  • 什么是can总线?
    答:CAN总线也叫控制器局域网,一般来说它有如下几个优点:1、数据传输速度快,在四十米的范围内,CAN总线的波特率数值能够达到1Mbps,这在各类总线当中属于特别厉害的一种。2、数据传输的距离远,最远能够达到十千米。3、抗外界干扰能力强,由于采用差分电压信号进行数据传输,CAN总线的抗干扰能力相较于一般...
  • 什么是CAN总线
    答:1. CAN总线是一种控制器局域网络,由德国BOSCH公司开发,并成为国际标准ISO11898。它是全球范围内应用最广泛的现场总线之一,尤其在汽车电子和工业控制领域。2. CAN总线支持多主机工作模式,允许网络上的任何节点在任何时刻发送数据,赋予通信极大的灵活性。每个节点拥有不同的优先级,确保了实时性需求得到...
  • 什么是CAN总线
    答:CAN总线,也叫作控制器局域网总线(Controller Area Network),是一种用于实时应用的串行通讯协议总线,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。由于其高性能、高可靠性以及能够检测出产生的任何错误,因而而越来越受到人们的欢迎,被广泛应用于诸多领域。
  • CAN总线的含义是什么?
    答:CAN总线简介:CAN的英文全称是:Controller AreaNetwork,意思是区域网络控制器,最早是用于智能化住宅小区的信息传输,总线则源自计算机,因为其功能和计算机中的“BUS”类似。CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线,通信...
  • canbus是什么总线?
    答:canbus,即CAN总线,又称串行总线系统,全称为ControLLer Area Net-work Bus(控制器局域网总线技术)。作为ISO11898CAN标准的CANBus,是制造厂中连接现场设备(传感器、执行器、控制器等)、面向广播的串行总线系统,最初由美国通用公司(GM)开发用于汽车工业,后日渐增多地出现在制造自动化行业中。系统...
  • CAN总线概述
    答:CAN总线是一种缩写,全称应是“控制器局域网络总线”,是英文Controller Area Network的首字母组合而成的。它是总线的一种,与我们常见的USB总线属于一类概念,只不过CAN总线采用差分信号传输,有很强的错误检测能力,通信距离远,因此被用到一些特殊的场合,比如汽车,厂矿等干扰较强的地方。CAN总线是一种...
  • 什么是CAN总线?
    答:我们在了解汽车结构时常常接触到can总线这个名词,在工程实际中can总线是对汽车中标准的串行数据传输系统的习惯叫法。CAN的英文全称是:Controller Area Network,意思是区域网络控制器,最早是用于智能化住宅小区的信息传输,总线则源自计算机,因为其功能和计算机中的“BUS”类似。现代汽车中所使用的电子控制...