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一口气从零读懂CAN总线。

zhuanlan.zhihu.com 2017-12-22

上一篇文章讲了CAN总线的历史、标准、物理层，现在接着介绍CAN总线数据链路层，和

CAN总线同步机制。

在SPI通信中，片选、时钟信号、数据输入及数据输出这四个信号都有单独的信号线。而

CAN使用的是两条差分信号线，只能表达一个信号。简洁的物理层决定了CAN必然要配上一套更

为复杂的协议。如何用一个信号通道实现同样甚至更强大的功能，答案就是对数据或操作命令进

行打包。

通信机制

多主机（Multi-Master）

安全敏感的应用（如汽车动力）对通信系统的可靠性要求很高。将总线能否正常工作归结到

单一节点是非常危险的，比较合理的方案是对总线接入的去中心化，即每个节点都有接入总线的

能力。这也是CAN总线采用多主控（Multi-Master）线性拓扑结构的原因。

在CAN总线上，每个节点都有往总线上发送消息的能力，而消息的发送不必遵从任何预先设

定的时序，通信是事件驱动的。只有当有新的信息传递时，CAN总线才处于忙碌的状态，这使得

节点接入总线速度非常快。CAN总线理论最高数据传输速率为1Mbps，对于异步事件反应迅速，

基本对于ms级别的实时应用没有任何问题。

寻址机制

不同于其它类型的总线，CAN总线不设定节点的地址，而是通过消息的标识符（Identifier）

来区别消息。这种机制虽然会增加消息的复杂度（增加标识符），但是节点在此情况下可以无需

了解其他节点的状况，而相互间独立工作。在总线上增加节点时仅需关注消息类型，而非系统上

其他节点的状况。这种以消息标识符寻址的方式，让总线上增加节点变得更加灵活。

总线访问CSMA/CD+AMP

CAN总线通信原理可简单描述为多路载波侦听+基于消息优先级的冲突检测和非破坏性的仲

裁机制（CSMA/CD+AMP）。CSMA（CarrieSense Multiple Access）指的是所有节点必须都

等到总线处于空闲状态时才能往总线上发送消息；CD+AMP（CollisionDetection +

Arbitration on Message Priority）指的是如果多个节点往总线上发送消息时，具备最高优先级

的消息获得总线。

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