CAN总线详解：信号电平与通信特性

"这篇教程主要关注的是CAN总线中的信号电平，以及CAN通信技术的基础知识。" 在CAN（Controller Area Network）总线系统中，信号电平扮演着至关重要的角色。CAN总线的设计旨在连接多个控制单元，使得它们能够高效、可靠地交换数据。收发器是CAN总线系统的关键组件，它负责将控制单元内部CAN控制器的微弱信号放大到适合在CAN导线上传输的电平，并确保这些信号能够被其他控制单元正确接收。 收发器在发送数据时，会将信号同时传输到CAN-High和CAN-Low两条导线上。当数据发送时，CAN-High线上的电压上升，而CAN-Low线上的电压下降，这种电压差保证了信息的传输。对于标准的CAN总线，电压变化至少为1V，而对于CAN舒适/Infotainment总线，这个阈值提高到了3.6V。这样的设计使得总线上的信号在噪声环境下依然保持稳定，提高了数据传输的可靠性。 CAN总线的特点使其在众多领域中得到了广泛应用。首先，CAN总线支持多主结构，任何节点都可以在任何时候发起通信，无需中央控制器。其次，通过非破坏性的位仲裁机制，即使多个节点同时发送数据，优先级高的节点仍能优先传输，而低优先级的节点会自动停止，避免了冲突。此外，CAN总线还支持点对点、点对多点和全局广播的通信模式，适应各种通信需求。 CAN总线的通信距离和速率也是其优势之一。在低速率下（5Kbps以下），通信距离可以达到10公里，而在高速率（1MB/s）下，通信距离可以缩短到40米。其节点数理论上可达110个，且每个数据帧只有8个有效字节，确保了传输效率。为了保证数据的准确性，每帧数据都包含CRC校验，降低了错误率。 CAN总线的通信介质通常采用双绞线，因为其成本低且能满足大部分应用场景。在错误严重时，节点会自动断开与总线的连接，防止故障扩散，保护整个网络的正常运行。 CAN技术起源于德国博世公司，最初用于汽车的监测和控制系统，现在已经被广泛应用于汽车、工业自动化、医疗设备、楼宇自动化等多个领域。随着技术的发展，CAN2.0规范（包括CAN2.0A和CAN2.0B）已成为主流，提供了更丰富的功能和更高的数据传输效率。随着物联网和智能设备的普及，CAN总线的应用前景将持续扩大。