CAN是控制單元區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network）的縮寫(xiě)，汽車(chē)控制器局域網(wǎng)（CAN）是現(xiàn)代汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)通信與控制系統(tǒng)中的重要組成部分，本文將全面、系統(tǒng)地介紹了汽車(chē)CAN總線(xiàn)的基本原理。

汽車(chē)CAN總線(xiàn)結(jié)構(gòu)圖（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）

1、CAN總線(xiàn)概述

早期時(shí)候，的汽車(chē)電子控制單元ECU以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接方式實(shí)現(xiàn)通訊，連接線(xiàn)路復(fù)雜，且接線(xiàn)存在冗余。

非總線(xiàn)型的ECU通信

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的ECU線(xiàn)路通信形式

總線(xiàn)型ECU在一條公共通道上通訊，信息控制器從總線(xiàn)上接收所有信息，并根據(jù)規(guī)則過(guò)濾無(wú)用信息，從而實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交互。連接線(xiàn)路以一條總線(xiàn)的形式體現(xiàn)，結(jié)構(gòu)清晰。

總線(xiàn)型的ECU通信

總線(xiàn)型的ECU線(xiàn)路通信形式

汽車(chē)總線(xiàn)分類(lèi)（圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）

汽車(chē)總線(xiàn)發(fā)展歷程

2、CAN總線(xiàn)的基本特點(diǎn)

CAN總線(xiàn)協(xié)議（Controller Area Network Protocol）是一種用于嵌入式系統(tǒng)、汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用中的串行通信協(xié)議，定義了CAN總線(xiàn)上數(shù)據(jù)通信的規(guī)則、幀格式和通信方法。CAN協(xié)議被廣泛應(yīng)用于各種電子控制單元之間的通信，如發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、制動(dòng)控制單元、空調(diào)控制單元等。通過(guò)CAN協(xié)議，這些控制單元可以相互通信，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的各種功能。

CAN總線(xiàn)工作特點(diǎn)

3、CAN總線(xiàn)的分層結(jié)構(gòu)

SAE J1939總線(xiàn)協(xié)議（以下簡(jiǎn)稱(chēng)J1939）是美國(guó)汽車(chē)工程協(xié)會(huì)（SAE）的推薦標(biāo)準(zhǔn)，用于為中重型道路車(chē)輛上電子部件間的通訊提供標(biāo)準(zhǔn)的體系結(jié)構(gòu)。

SAE J1939協(xié)議

J1939基于德國(guó)Bosch公司（Robert Bosch GmbH）開(kāi)發(fā)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)（CAN：Controller Area Network），可達(dá)到250Kbps的通訊速率。它描述了重型車(chē)輛現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，包括CAN網(wǎng)絡(luò)物理層定義、數(shù)據(jù)鏈路層定義、應(yīng)用層定義、網(wǎng)絡(luò)層定義、故障診斷和網(wǎng)絡(luò)管理。

4、CAN 總線(xiàn)的報(bào)文幀

CAN總線(xiàn)協(xié)議的報(bào)文幀共分為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀和幀間隔5種類(lèi)型。

CAN總線(xiàn)協(xié)議的報(bào)文幀

CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)幀是CAN總線(xiàn)上用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧?。CAN數(shù)據(jù)幀通常包含了多個(gè)字段，用于標(biāo)識(shí)和傳輸數(shù)據(jù)。CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)幀有標(biāo)準(zhǔn)格式（Standard Format）和擴(kuò)展格式（Extended Format）的區(qū)分。

CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)幀

5、CAN總線(xiàn)通信機(jī)理

CAN（Controller Area Network）總線(xiàn)通信機(jī)理是指在CAN總線(xiàn)上多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行可靠、實(shí)時(shí)通信的原理和方法，其數(shù)據(jù)流向?yàn)椋篊PU——CAN控制器——CAN收發(fā)器——連接器(雙絞線(xiàn))。

CAN總線(xiàn)通訊機(jī)理

CPU:負(fù)責(zé)產(chǎn)生數(shù)據(jù)

CAN控制器:負(fù)責(zé)將CPU傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)加工成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式，同時(shí)定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹俨脵C(jī)制，錯(cuò)誤校驗(yàn)以及過(guò)載通知等特點(diǎn)，是CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層

CAN收發(fā)器:將CAN控制器傳輸過(guò)來(lái)的信息編碼(此信息編碼已經(jīng)由CAN控制器變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)格式)轉(zhuǎn)為電平信號(hào)，電平為差分信號(hào)，通過(guò)兩根線(xiàn)之間的電壓差表示邏輯0和1,是CAN協(xié)議的物理層

連接器：CAN總線(xiàn)一般為雙絞線(xiàn)，分CAN_H和CAN_L高低壓線(xiàn)

雙絞線(xiàn)

CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送流程：CPU將二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過(guò)CAN控制器中定義好的接口發(fā)送給CAN控制器中的發(fā)送緩沖器（最多緩存3組數(shù)據(jù)），之后CAN核心模塊會(huì)在發(fā)送緩沖器中拿取數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，生成CAN協(xié)議所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式，之后將標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式發(fā)給CAN收發(fā)器，CAN收發(fā)器會(huì)按照規(guī)定將接收到的二進(jìn)制信息編碼轉(zhuǎn)為對(duì)應(yīng)的電平信號(hào)

CAN總線(xiàn)數(shù)據(jù)接收流程：CAN收發(fā)器會(huì)收到CAN總線(xiàn)上發(fā)送過(guò)來(lái)的電平信號(hào)，根據(jù)規(guī)定，將電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制編碼，然后傳給CAN核心模塊，CAN核心模塊會(huì)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，將其中ID信息，數(shù)據(jù)信息解析出來(lái)，之后通過(guò)過(guò)濾器對(duì)ID進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾器中定義了允許通過(guò)的ID或者ID組，之后將通過(guò)的ID所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳入到FIFO中，這是一個(gè)隊(duì)列，先進(jìn)先出，最先傳進(jìn)去的數(shù)據(jù)，最先被CPU拿取進(jìn)行處理。

CAN總線(xiàn)的基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于許多領(lǐng)域的工程師、技術(shù)人員和設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，因?yàn)镃AN總線(xiàn)是一種廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、汽車(chē)、工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備和許多其他領(lǐng)域的通信協(xié)議。本文主要從CAN總線(xiàn)概述、CAN總線(xiàn)的基本特點(diǎn)、CAN總線(xiàn)的分層結(jié)構(gòu)、CAN 總線(xiàn)的報(bào)文幀及CAN總線(xiàn)通信機(jī)理5個(gè)方面闡述了CAN總線(xiàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)深入理解CAN總線(xiàn)協(xié)議和將CAN總線(xiàn)應(yīng)用到具體工程項(xiàng)目中，以及研究或開(kāi)發(fā)特定要求的總線(xiàn)系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。