CAN知识点总结报告

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。 想到CAN就要想到德国的Bosch公司，因为CAN就是这个公司开发的（和Intel） CAN有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。比如：传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。 近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。 参考《项目驱动-CAN-bus现场总线基础教程》 广州周立功单片机科技有限公司 ### CAN知识点总结报告 #### 一、CAN总线概述 CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种高效、可靠的串行通信网络技术，最初由德国博世公司（Bosch）开发，旨在满足现代汽车电子系统中对于分布式实时控制的需求。随着时间的发展，CAN不仅在汽车行业得到了广泛应用，在船舶电子设备等领域也开始崭露头角。 #### 二、CAN总线特点 CAN总线具有以下显著特点： 1. **高速传输**：最大传输速率可达1Mbps。 2. **远距离通信**：最大通信距离可达10公里。 3. **无损位仲裁机制**：确保多个节点同时发送数据时，不会因冲突导致数据丢失。 4. **多主结构**：支持多个节点同时作为主机进行数据传输，提高了系统的灵活性和可靠性。 #### 三、CAN总线应用场景 - **汽车工业**：CAN总线是现代汽车中不可或缺的一部分，用于实现车辆内部各部件间的通信。 - **船舶电子设备**：随着国家对海防的重视程度不断提高，CAN总线在船舶电子设备中的应用也在逐渐增加。 #### 四、CAN总线标准 CAN总线标准主要关注物理层和数据链路层的设计，具体包括： - **ISO 11898**：定义了高速CAN总线的规范，适用于传输速率为1Mbps的应用场景。 - **ISO 11519**：定义了低速CAN总线的规范，适用于传输速率为125Kbps的应用场景。 - **物理层**：涉及信号的编码方式以及收发器如何将逻辑信号转换为物理信号。 - **数据链路层**：包括帧结构、错误检测和管理等机制。 #### 五、物理层详解 - **接口器件**：CAN总线通常采用三种类型的接口器件来实现信号的转换。 - **差分信号**：利用双绞线来减少外部干扰的影响，保持信号的完整性。 - **“线与”操作**：在多节点环境下，当任意一个节点发送低电平信号时，整个总线就被认为处于低电平状态。 - **同步机制**：为了减少累积误差，CAN总线在连续五个相同位后会自动插入一个相反位。 #### 六、数据链路层详解 - **CAN帧类型**：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。 - **数据帧**：用于节点间的数据传输。 - **远程帧**：请求数据的帧。 - **错误帧**：用于通知错误。 - **过载帧**：表示接收方暂时无法接收更多数据。 - **帧间隔**：用于隔离不同的帧。 - **帧结构** - **帧起始**：由一个显性位（低电平）组成，标志着一个新帧的开始。 - **帧结束**：由七个隐性位（高电平）组成。 - **仲裁段**：决定了数据的优先级，帧ID越小优先级越高。 - **控制段**：包含扩展帧标志位、保留位和数据长度代码。 - **数据段**：数据长度范围为0-8字节。 - **CRC段**：用于校验数据的完整性。 - **ACK段**：接收方反馈确认信息。 #### 七、错误处理与节点状态 - **错误类型** - **CRC错误**：校验失败。 - **格式错误**：帧格式不符合规范。 - **应答错误**：未收到正确的确认信息。 - **位发送错误**：发送时发现总线电平与期望不符。 - **位填充错误**：违反通信规则。 - **节点状态** - 当节点检测到错误时，会进入特定的状态，并执行相应的操作以避免持续干扰通信。 #### 八、构建CAN节点 - **硬件结构**：包括CAN收发器和CAN控制器。 - **软件结构**：包括驱动程序、应用层协议和应用程序。 - **整体架构**：从底层硬件到上层应用，构成完整的CAN节点。 CAN总线作为一种成熟的串行通信技术，凭借其出色的性能和广泛的应用场景，在汽车、船舶等多个领域内发挥着重要作用。随着技术的进步，CAN总线将会继续发展和完善，为更多的应用领域提供支持。