控制器局域网 (Controller Area Network,简称CAN总线或者CAN bus) 是一种功能丰富的车用总线标准。被设计用于在不需要主机(Host)的情况下,允许网络上的单片机和仪器相互通信。 CAN DTU基于消息传递协议,设计之初在车辆上采用复用通信线缆,以降低铜线使用量,后来也被其他行业所使用。CAN创建在基于信息导向传输协定的广播机制(Broadcast Communication Mechanism)上。其根据信息的内容,利用信息标志符(Message Identifier,每个标志符在整个网络中独一无二)来定义内容和消息的优先顺序进行传递,而并非指派特定站点地址(Station Address)的方式。因此,CAN拥有了良好的弹性调整能力,可以在现有网络中增加节点而不用在软、硬件上做出调整。除此之外,消息的传递不基于特殊种类的节点,增加了升级网络的便利性。
控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一。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。比如:发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中,均嵌入CAN控制装置。
(1) CAN是一个用于连接电子控制单元(ECU)的多主机串行总线标准。电子控制单元有时也被称作节点。CAN网络上需要至少两个节点才可进行通信。节点的复杂程度可以只是简单的输入输出设备,也可以是包含有CAN交互器并搭载了软件的嵌入式组件。所有节点通过两根平行的总线连接在一起。两条电线组成一条双绞线,并且接有120Ω的特性抗。
(2) 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。
(3) 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。
(4) 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)。
(5) 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。
(1) 可在各节点之间实现自由通信:CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制,数据块的标识符可由11位或29位二进制数组成,因此可以定义2或2个以上不同的数据块,这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据,这一点在分布式控制系统中非常有用。
(2) 结构简单:只有2根线与外部相连,并且内部集成了错误探测和管理模块。
(3) 数据纠错: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,每帧数据都有CRC校验及其他检错措施,保证了数据传输的高可靠性,适于在高干扰环境下使用。
(4) 完成对通信数据的成帧处理:CAN总线通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。
(5) 节点在错误严重的情况下,具有自动关闭总线的功能,切断它与总线的联系,以使总线上其他操作不受影响,可以点对点,一对多及广播集中方式传送和接受数据。
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