CAN总线详解
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发布时间：2024-10-11 22:49
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时间：2024-10-15 09:50
控制器局域网络(CAN)是一种分布式实时控制的串行通信网络，适用于汽车和其他工业应用。
CAN的优点包括传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。低成本方面，ECUs通过单个CAN接口进行通信，布线成本低。高集成性体现在CAN总线系统允许在所有ECUs上进行集中错误诊断和配置。可靠性方面，CAN系统对子系统的故障和电磁干扰具有很强的鲁棒性，是汽车控制系统的理想选择。效率上，CAN可以通过ID对消息进行优先级排序，以确保最高优先级的ID不被中断。灵活性方面，每个ECU包含一个用于CAN总线收发芯片，可随意添加CAN总线节点。
CAN总线网络主要通过CAN_H和CAN_L两条线实现信号的串行差分传输，为避免信号反射和干扰，还需在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。CAN收发器负责逻辑电平和信号电平之间的转换。
CAN总线采用不归零码位填充技术，有显性(Dominant)逻辑0和(recessive)逻辑1两种信号状态。当没有数据发送时，两条线电平一样为2.5V，称为隐性电平。数据总线有两条，一条是CAN_High，一条是CAN_Low。有信号发送时，CAN_High电平为3.5V，CAN_Low电平为1.5V。
CAN总线传输的通信帧分为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。数据帧分为标准帧和扩展帧，根据仲裁段长度不同。帧起始由一个显性位组成，发送节点发送帧起始，其他节点同步于帧起始。帧结束由7个位组成。
当总线空闲时，总线上任何节点可以发送报文，存在总线访问冲突时，CAN使用标识符的逐位仲裁方法解决。CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平，电平不同则停止发送并做其他处理。帧ID越小，优先级越高。数据段可以传输0~8个字节的数据，具有数据量小、发送和接收时间短、实时性高、抗干扰能力强等优点。
