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汽车 CAN 总线
Data Sheet
汽车总线平台-CAN 基础知识篇
V1.00 Date: 2011/07/22
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目 录
1. CAN 的介绍 .............................................................................................................. 1
1.1 CAN 是什么 ............................................................................................................. 1
1.2 CAN 的起源 ............................................................................................................. 1
1.3 CAN 的发展史 ......................................................................................................... 2
1.4 CAN 的特性 ............................................................................................................. 2
2. CAN 总线的标准 ...................................................................................................... 4
2.1 底层标准 ................................................................................................................... 4
2.1.1 CAN-bus 规范(Version 2.0): ...................................................................... 4
2.1.2 CAN 协议和标准规格 ..................................................................................... 4
2.2 CAN 与 OSI 的参考模型 ......................................................................................... 5
2.3 CAN 与 OSI 以及 ISO 标准的关系 ......................................................................... 7
2.3.1 ISO 标准化的 CAN 协议 ................................................................................. 7
2.3.2 ISO11898 和 ISO11519-2 的不同点 ................................................................ 7
3. 数据链路层 ............................................................................................................... 9
3.1 CAN 通信机制 ......................................................................................................... 9
3.1.1 节点发送报文时要检测总线状态 ................................................................... 9
3.1.2 节点发送报文时竞争机制 ............................................................................... 9
3.1.3 节点发送报文时非破坏性仲裁 ....................................................................... 9
3.1.4 节点发送报文时报文接收过滤 ..................................................................... 10
3.1.5 节点发送报文时 NRZ 编码与位填充 ........................................................... 10
3.2 CAN 现有帧的简介 ............................................................................................... 12
3.2.1 CAN 帧的类型 ............................................................................................... 12
3.2.2 数据帧的介绍 ................................................................................................. 12
3.2.3 远程帧的介绍 ................................................................................................. 12
3.2.4 错误帧的介绍 ................................................................................................. 12
3.2.5 过载帧的介绍 ................................................................................................. 12
3.2.6 帧间空间的介绍 ............................................................................................. 12
3.3 CAN 的数据帧分析 ............................................................................................... 12
3.3.1 CAN 的标准帧 ............................................................................................... 12
3.3.2 CAN 的扩展帧 ............................................................................................... 13
3.3.3 CAN 数据帧介绍 ........................................................................................... 13
3.4 CAN 的远程帧 ....................................................................................................... 14
3.4.1 对应标准帧的远程帧 ..................................................................................... 14
3.4.2 对应扩展帧的远程帧 ..................................................................................... 14
3.4.3 远程帧的介绍 ................................................................................................. 14
3.5 CAN 的错误帧 ....................................................................................................... 15
3.5.1 主动错误节点的使用错误帧 ......................................................................... 15
3.5.2 被动错误节点的使用错误帧 ......................................................................... 15
3.5.3 错误帧的介绍 ................................................................................................. 15
3.6 CAN 的过载帧 ....................................................................................................... 15
3.6.1 过载帧的介绍 ................................................................................................. 16
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3.7 CAN 的帧间空间 ................................................................................................... 16
3.7.1 主动错误节点使用的帧间空间格式 ............................................................. 16
3.7.2 被动错误节点使用的帧间空间格式 ............................................................. 16
3.7.3 帧间空间的介绍 ............................................................................................. 17
3.8 CAN 的错误检测 ................................................................................................... 17
3.8.1 可检测的错误类型 ......................................................................................... 17
3.8.2 对应 CAN 数据帧的错误位置 ...................................................................... 18
3.8.3 错误类型说明 ................................................................................................. 18
3.8.4 错误帧的发送 ................................................................................................. 23
3.8.5 被动错误的概述 ............................................................................................. 24
4. 物理层 ..................................................................................................................... 25
4.1.1 位定时 ............................................................................................................. 25
4.1.2 同步 ................................................................................................................. 29
4.1.3 物理介质 ......................................................................................................... 30
4.1.4 物理接连 ......................................................................................................... 31
5. CAN 总线传输 ........................................................................................................ 34
5.1.1 网络通信的波形 ............................................................................................. 34
5.1.2 CAN 通信两种类型 ....................................................................................... 34
5.1.3 思考 ................................................................................................................. 35
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1. CAN 的介绍
1.1 CAN 是什么
CAN 是 Controller Area Network 的缩写(以下称为 CAN),是 ISO 国际标准化的串行通
信协议。
1.2 CAN 的起源
CAN 是 20 世纪 80 年代初德国 Bosch 公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器
之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议。
传统汽车线束连接如图 1.21。
图 1.21
现代汽车线束连接如图 1.22。
图 1.22
在当前的汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种
各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要
求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数
量”,“通过多哥 LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开
发出面向汽车的 CAN 通信协议。此后,CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化,
现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在,CAN 的高性能和可靠性已被认同,并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗
设备、工业设备等方面。
在汽车上的应用,CAN 节点已经达到最多 90 个电子控制节点了。
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安然(雨墨)
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