控制器局域網(wǎng) (Controller Area Network,簡稱CAN總線或者CAN bus) 是一種功能豐富的車用總線標(biāo)準(zhǔn)。被設(shè)計(jì)用于在不需要主機(jī)(Host)的情況下,允許網(wǎng)絡(luò)上的單片機(jī)和儀器相互通信。 CAN DTU基于消息傳遞協(xié)議,設(shè)計(jì)之初在車輛上采用復(fù)用通信線纜,以降低銅線使用量,后來也被其他行業(yè)所使用。CAN創(chuàng)建在基于信息導(dǎo)向傳輸協(xié)定的廣播機(jī)制(Broadcast Communication Mechanism)上。其根據(jù)信息的內(nèi)容,利用信息標(biāo)志符(Message Identifier,每個(gè)標(biāo)志符在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)一無二)來定義內(nèi)容和消息的優(yōu)先順序進(jìn)行傳遞,而并非指派特定站點(diǎn)地址(Station Address)的方式。因此,CAN擁有了良好的彈性調(diào)整能力,可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中增加節(jié)點(diǎn)而不用在軟、硬件上做出調(diào)整。除此之外,消息的傳遞不基于特殊種類的節(jié)點(diǎn),增加了升級(jí)網(wǎng)絡(luò)的便利性。
? ?控制器局域網(wǎng)是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊,在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息,形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如:發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中,均嵌入CAN控制裝置。
(1) CAN是一個(gè)用于連接電子控制單元(ECU)的多主機(jī)串行總線標(biāo)準(zhǔn)。電子控制單元有時(shí)也被稱作節(jié)點(diǎn)。CAN網(wǎng)絡(luò)上需要至少兩個(gè)節(jié)點(diǎn)才可進(jìn)行通信。節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜程度可以只是簡單的輸入輸出設(shè)備,也可以是包含有CAN交互器并搭載了軟件的嵌入式組件。所有節(jié)點(diǎn)通過兩根平行的總線連接在一起。兩條電線組成一條雙絞線,并且接有120Ω的特性抗。
(2) 數(shù)據(jù)通信沒有主從之分,任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以向任何其他(一個(gè)或多個(gè))節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)通信,靠各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息優(yōu)先級(jí)先后順序來決定通信次序。
(3) 多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信時(shí),優(yōu)先級(jí)低的避讓優(yōu)先級(jí)高的,不會(huì)對(duì)通信線路造成擁塞。
(4) 通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM(速率低于5Kbps)速率可達(dá)到1Mbps(通信距離小于40M)。
(5) CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線,同軸電纜,CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量,實(shí)時(shí)性要求比較高,多主多從或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等的現(xiàn)場(chǎng)中使用。
(1) 可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信:CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼,而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制,數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)符可由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成,因此可以定義2或2個(gè)以上不同的數(shù)據(jù)塊,這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式,還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù),這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。
(2) 結(jié)構(gòu)簡單:只有2根線與外部相連,并且內(nèi)部集成了錯(cuò)誤探測(cè)和管理模塊。
(3) 數(shù)據(jù)糾錯(cuò):采用雙線串行通信方式,檢錯(cuò)能力強(qiáng),可在高噪聲干擾環(huán)境中工作,每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施,保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕m于在高干擾環(huán)境下使用。
(4) 完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理:CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能,可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理,包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。
(5) 節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下,具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能,切斷它與總線的聯(lián)系,以使總線上其他操作不受影響,可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn),一對(duì)多及廣播集中方式傳送和接受數(shù)據(jù)。
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