CAN总线介绍.pdf

CAN总线，全称为Controller Area Network，是一种专为分布式控制系统设计的串行通信网络，它在1983年由Bosch与Intel合作开发，旨在减少汽车内部的电缆数量。随着时间的发展，CAN总线已经成为国际标准，并广泛应用于汽车电子、工业控制以及电动助力车等领域，因其抗干扰性强、错误检测能力出色、具有自动重发机制等特点，其稳定性备受赞誉。 CAN总线的网络架构基于差分总线，采用两线制通信，总线电平通常为5V，最高传输速率可达1Mbps，在较低的5Kbps速率下，通信距离可长达10公里。CAN网络中的节点数量理论上没有限制，每个节点包括CAN收发器、CAN控制器和微控制器（MCU），其中现代MCU往往内置了CAN控制器功能。 CAN总线的特点包括多主机运行、逐位仲裁，这意味着网络中的多个设备都可以同时发送数据，通过仲裁机制决定数据优先级。此外，由于CAN总线采用差分信号传输，因此对电磁干扰的抵抗能力较强，且具备错误检测和自动重发功能，即使某些节点从总线中脱离，也不会影响其他节点的正常通信。 在OSI模型中，CAN总线涉及物理层和数据链路层。物理层主要负责信号的编码、解码以及位定时和同步，数据链路层则处理帧的打包、拆包、错误检测与恢复，以及串并行转换等任务。CAN收发器是物理层的关键组件，它将微控制器的逻辑电平转换为CAN总线的显性和隐性电平，并通过终端电阻设计确保信号的稳定传输。不同类型的CAN收发器适用于不同的应用场景，例如，高速CAN和低速容错CAN在终端电阻配置上有所差异。 ISO11898标准定义了CAN总线的物理层和数据链路层，分为ISO11898-2和ISO11898-3，分别对应非容错和容错的物理层规范。NXP公司提供了一系列的CAN收发器，适用于不同等级和功能需求，如低功耗、部分网络、安全隔离、总线耐受性等。 在硬件设计时，需要注意CAN收发器的选型、MDI电路的保护、终端电阻的预留以及线路对称性等问题，以确保CAN网络的可靠运行。 CAN总线是一种高效、可靠的通信协议，尤其在需要实时性和稳定性的系统中表现出色，其广泛应用反映了其在技术上的优越性和实用性。了解和掌握CAN总线的相关知识对于进行嵌入式系统设计和工业自动化系统的构建至关重要。