CAN的全稱是Controller Area Network，譯為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是一種用于車輛、電力系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備等嵌入式系統(tǒng)的半雙工異步串行通信協(xié)議和物理接口。CAN是一種事件驅(qū)動(dòng)的通信協(xié)議，采用非主從結(jié)構(gòu)，所有節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要主控節(jié)點(diǎn)。它支持多主機(jī)通信，具有優(yōu)先級和沖突解決機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。CAN只需要兩根信號線，這兩根信號線通常采用的是雙絞線，且傳輸?shù)氖遣罘中盘枺圆罘中盘杺鬏斝畔⒕哂锌垢蓴_能力強(qiáng)，有效抑制外部電磁干擾的優(yōu)點(diǎn)。

工作原理

CAN通信的工作原理依賴于CAN接口的核心組件，包括CAN控制器、CAN收發(fā)器和CAN總線。CAN收發(fā)器的作用是將普通信號轉(zhuǎn)化為差分信號，以提高抗干擾能力和輸出可靠性。CAN 總線的工作電壓通常為5V或3.3V，但通信的關(guān)鍵在于CAN_High和CAN_Low兩根總線間的電壓差。

CAN協(xié)議經(jīng)過ISO標(biāo)準(zhǔn)化后有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：ISO11898標(biāo)準(zhǔn)和ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)；其中標(biāo)準(zhǔn)ISO11519-2-1994已經(jīng)被ISO11898-3-2006 代替，即符合標(biāo)準(zhǔn)ISO11898-3的產(chǎn)品也是符合ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；ISO11898-2-2016更新并替代了ISO11898-2:2003，ISO11898-5:2007和ISO11898-6:2013。ISO11898標(biāo)準(zhǔn)和ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)據(jù)鏈路層的定義相同，但物理層不同，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)間的差異如下：

當(dāng)CAN收到一個(gè)低電平信號，CAN_High輸出3.5V，CAN_Low輸出1.5V，兩者的電壓差是2V，此時(shí)表示邏輯0，也稱顯性電平。

當(dāng)CAN收到一個(gè)高電平信號，CAN_High和CAN_Low輸出均為2.5V，電壓差是0V，此時(shí)表示邏輯1，也稱隱性電平。

為滿足不同通信需求，CAN協(xié)議定義了多種幀類型，包括數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過載幀、幀間隔等。數(shù)據(jù)幀用于傳輸數(shù)據(jù)，包含實(shí)際的有效數(shù)據(jù)內(nèi)容；遠(yuǎn)程幀用于請求數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)部分，只發(fā)送標(biāo)識符和長度信息；錯(cuò)誤幀用于指示總線上的錯(cuò)誤，幫助進(jìn)行錯(cuò)誤處理；過載幀用于指示總線過載，幫助管理數(shù)據(jù)流；幀間隔是兩幀之間的時(shí)間間隔，用于確保幀的正確傳輸，避免幀沖突。其中最常見的幀類型是數(shù)據(jù)幀，分為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀。

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式及字段組成如下：

擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀格式及字段組成如下：

在正常工作時(shí)CAN總線上可能會掛載很多設(shè)備，如果兩個(gè)設(shè)備同時(shí)發(fā)送信息，就會發(fā)生沖突，為了避免總線沖突，需由總線仲裁機(jī)構(gòu)合理地控制和管理系統(tǒng)中需要占用總線的申請者，在多個(gè)申請者同時(shí)提出總線請求時(shí)，以一定的優(yōu)先算法仲裁哪個(gè)應(yīng)獲得對總線的使用權(quán)。只有獲得了總線控制權(quán)的設(shè)備，才能開始傳送數(shù)據(jù)。

報(bào)文的優(yōu)先級，是通過對 ID（識別碼） 的仲裁來確定的。CAN總線上有兩種電平狀態(tài)，如果總線上同時(shí)出現(xiàn)顯性電平和隱性電平，總線的狀態(tài)會被置為顯性電平，CAN正是利用這個(gè)特性進(jìn)行仲裁。

類型分類

以上介紹的都是關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)CAN的內(nèi)容，此外還有一種CAN FD，它的全稱是Flexible Data Rate，譯為可變速率的CAN。CAN和CAN FD是兩種不同的總線標(biāo)準(zhǔn)，它們都是基于CAN技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，但它們之間有明顯的區(qū)別。CAN是一種多點(diǎn)總線，它可以用于連接許多設(shè)備，而CAN FD是一種更高級的多點(diǎn)總線，它可以提供更高的傳輸速率和更高的傳輸容量。

CAN和CAN FD之間最大的區(qū)別在于傳輸容量。CAN的最大傳輸容量為8字節(jié)，而CAN FD的最大傳輸容量可以達(dá)到64字節(jié)。這意味著CAN FD可以提供更多的數(shù)據(jù)，因此可以傳輸更大的數(shù)據(jù)包，從而更好地滿足應(yīng)用需求。

另一個(gè)不同點(diǎn)是傳輸速率。CAN的最大傳輸速率為1 Mbps，而CAN FD的最大傳輸速率可以達(dá)到8 Mbps。

以上就是關(guān)于CAN接口的核心內(nèi)容解析。希望本文分享能夠?yàn)?a href="http://m.xsypw.cn/v/tag/232/" target="_blank">嵌入式開發(fā)技術(shù)愛好者及相關(guān)專業(yè)的高校學(xué)生提供切實(shí)可行的項(xiàng)目實(shí)踐參考。若您在應(yīng)用場景中遇到CAN接口開發(fā)或調(diào)試問題，歡迎隨時(shí)私信與我們技術(shù)團(tuán)隊(duì)深入交流，我們將結(jié)合多年嵌入式開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，為您提供針對性解決方案建議。