從0到1：開啟CAN通信學習（一）

2020-07-29 09:49 作者:新閣教育 0人讀過 | 我要投稿

1 ?初識CAN通信

????????說起CAN通信，可能很多人都比較陌生，但實際上我們卻一直在和它打交道。隨著家用汽車的普及，我們開車過程中的每次剎車、每次踩油門，甚至每次的開車門、開車窗，其實都是CAN通信的應(yīng)用。

2? CAN基礎(chǔ)概念

??????? CAN 是Controller Area Network 的縮寫，是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。1986年，為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN，進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，德國電氣商博世公司開發(fā)了面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標準協(xié)議。

????????現(xiàn)在，CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。CAN總線協(xié)議是建立在OSI七層參考模型的基礎(chǔ)上的，但是它的模型結(jié)構(gòu)只有三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，CAN總線是一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，其通信接口中集成了CAN協(xié)議中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、CRC校驗及優(yōu)先級判別等工作。

CAN總線有以下特點：

多主工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不區(qū)分主從，通信方式靈活。
網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點信息會分成多種不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時性要求。
采用非破壞性位仲裁機制，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點則不受影響繼續(xù)傳輸。
以點對點、一點對多點及全局廣播來進行數(shù)據(jù)傳輸。
直接通信距離最遠可達10KM。
通信速率最高可達1MB/S。
點數(shù)實際可達110個。
用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。
每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯機制，數(shù)據(jù)出錯率較低。
通信介質(zhì)可采用雙絞線、同軸電纜及光纖，一般采用廉價的雙絞線即可。
節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切換與總線之間的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響、

3? CAN通信與RS-485通信區(qū)別

??????? RS-485總線也是現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用非常廣泛的總線協(xié)議之一，因此我們可以結(jié)合RS-485通信來更好地了解CAN通信，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

通信距離：RS-485總線最大傳輸距離是1.2KM，CAN總線最大傳輸距離是10KM。
輸速率：RS-485總線傳輸速率為300-10M bps，CAN總線傳輸速率為5K-1M bps。
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：RS-485總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成為主從式集散控制系統(tǒng)，CAN總線可以實現(xiàn)點對點、一對多及全局廣播的形式來發(fā)送接收數(shù)據(jù)。
網(wǎng)絡(luò)容量：RS-485總線網(wǎng)絡(luò)的一條通信最大可接255個節(jié)點，CAN總線實際節(jié)點可達110個或更多。
通信方式：RS-485總線網(wǎng)絡(luò)很難實現(xiàn)實時通信，CAN采用非破壞性技術(shù)，并結(jié)合位仲裁機制，可以大大節(jié)省總線沖突裁決時間。
通信可靠性：RS-485總線網(wǎng)絡(luò)的容錯與檢錯能力較差，CAN總線在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能。

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