CAN总线技术详解：从基础到应用

"第六章CAN技术基础" 控制器局域网（CAN）是一种由德国博世公司设计的通信协议，最初应用于汽车的监控与控制。CAN技术因其先进的技术特性、高可靠性、完善的性能和合理成本，逐渐在各个控制领域得到广泛应用。1991年，CAN2.0A/B规范由Philips半导体公司制定并发布，随后在1993年，ISO组织正式将其定为国际标准ISO11898，使CAN-bus成为国际标准现场总线，并成为全球应用最广泛的现场总线之一。 CAN总线的核心特点主要体现在实时性、可靠性和灵活性： 1. 实时性： - CAN总线采用多主站模式，类似CSMA/CD机制，但具有非破坏性的总线仲裁技术，确保了信息的高效传输。 - 数据帧分为不同优先级，无需预先设定节点优先级，确保关键信息优先处理。 - 报文过滤功能支持点对点、一点对多点及广播式传输。 2. 可靠性： - 短帧结构使得传输时间短，提高了数据交换效率。 - 强大的检错机制能检测错误并确认信息是否被正确接收，增强了系统的稳定性。 - 能区分暂时性错误和永久性错误，有助于系统自我诊断和恢复。 3. 灵活性： - 添加或移除CAN网络中的节点，无需改动应用层和节点的软硬件，适应性强。 CAN总线广泛应用于汽车、电梯系统、医疗设备、智能楼宇和工业控制等多个领域，展示了其在实际应用中的广泛适用性。 CAN总线的ISO网络模型包括四个层次：物理层、数据链路层（包含介质访问控制层MAC和逻辑链路控制层LLC）、应用层。其中，MAC层负责数据封装、仲裁、应答、帧编码等，LLC层处理验收滤波、过载通知和恢复管理，而物理层则涉及位编码、位定时和同步。 在物理层，CAN总线定义了两种状态：显性状态（代表逻辑“0”）和隐性状态（代表逻辑“1”）。这种二进制信号表示方式是CAN总线通信的基础，确保了数据在总线上的正确传输。 CAN技术是现代自动化和控制系统的基石，它的高效、可靠和灵活特性使其在各种复杂环境中的应用持续增长。了解并掌握CAN技术对于从事相关领域的工程师来说至关重要。