CAN协议及其支持器件

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控制器局域网CAN是80年代初博世公司为解决现代汽车中众多控制单元、测试仪器之间的实时数据交换而开发的一种串行通信协议，经多次修订，于1991年9月形成技术规范2.0版本。该版本包括2.0A和2.0B两部分。其中2.0A给出了报文标准格式，2.0B给出了报文的标准和扩展两种格式[呵。推出2.0B是为了满足美国汽车制造商对C类网应用的要求。随后，SAE的货车客车控制和通信网络委员会J1939投票通过了将CAN作为C类数据交换网应用于客车、货车、农业及建筑车辆。

       CAN是一种多主竞争总线形式，废除传统的站地址编码方式，代之以对数据信息进行编码，最多可标识2032(2.0A)或5亿(2.0B)多个数据块。协议采用总线(BUS)型拓扑结构，主要是利用了总线结构电缆长度短、布线容易、可靠性高、易于扩充等优点。数据信号采用NRZ编码，通讯速率最大可达1Mbps(距离40m)，能充分满足汽车发动机控制、牵引控制、防抱死制动控制等单元间实时信息交换的需要。短帧数据结构最长8个字节，占用总线时间很短，从而保证了通讯的实时性。CAN协议采用了15位CRC校验、位填充技术及完善的差错处理机制，有力地保证了数据通讯的可靠性。通讯价质可采用廉价的双绞线、性价比较高的同轴电缆或高品质的光纤。

       由于其良好的运行特性、极高的可靠性和独特的设计，不但特别适合现代汽车各电子控制单元之间的互连通讯，而且也越来越受到其它业界的欢迎，并被公认为最有发展前景的现场总线之一。在国外，尤其是美国和欧洲，CAN已被广泛应用于汽车(奔驰、宝马、劳斯莱斯、美洲豹等)、火车、船舶、机器人、楼宇自动化、机械制造、医疗器械、消防管理、电力自动化等领域。目前，支持CAN协议的有INTEL、MOTOROLA、PHILIPS、SIEMENS、NEC、HONEYWELL等百余家国际著名公司，其中CAN应用器件也琳琅满目、层出不穷，已经逐步形成产品系列。

       目前市场上最常见的CAN总线产品有PHILIPS的PCA82C200、SJA1000、P8XC591、P8XC592、PCA82C250等。其中SJA1000和PCA82C200为独立的CAN控制器，P8XC591和P8XC592将微控制器和CAN通讯控制器集成为一体，82C250是CAN总线收发器，用于CAN器件与物理总线的连接。

       在独立的CAN控制器中，PHILIPS公司首推新一代功能更为完善的SJA1000。SJA1000有两种应用模式：标准模式和Peli模式。标准模式符合CAN协议的2.0A标准，能实现PCA82C200的所有功能，接收缓冲器也增至64个字节；Peli模式符合2.0B标准，能实现扩展数据格式，增加了仲裁丢失捕获、错误代码读取等功能，设计更为灵活方便。SJA1000内部逻辑框图及外部接口如图5所示，接口管理罗辑负责CAN控制器与微控制器的相互通讯，CAN核心块集成了位流处理、位定时、数据收发及错误管理等功能。

       SJA1000的总线驱动能力有限，不直接与总线连接，中间需经CAN收发器和总线连接。图6给出了SJA1000经PCA82C250与总线连接的原理图。

      在控制器局域网中，只要将独立CAN控制器和PCA82C250总线接口作为外围器件与原有的微控制器连接在一起，重新设置控制命令参数，即可组成网络节点挂接到总线上。集成了SJA1000的网络节点内部逻辑，系统中传输介质选用价格低廉、安装方便的双绞线，也可以选用性能更高的塑料光纤。

       该系统中数据信息量非常大，有快速变化信号，有渐变信号。为保证总线上交通畅通，重要信息在发生总线访问冲突时优先发送，合理地安排数据信息总线访问优先级显得尤为重要。各电子控制单元正常工作所能容许的最大时间延迟是决定数据访问总线优先级的最主要因素。对转矩、车速及发动机转速等快速变化的信号必须进行高速采样，并以相应的速率在总线上传输，数据的总线访问优先级也高。对进气温度、冷却液温度、燃油温度等变化较慢的信号每隔100ms或1min采样一次就完全足够，数据的总线访问优先级相应地就很低。

      同样如果一个参数信号对控制系统的正常工作显得非常重要，也可获得较高的优先级。值得注意的是，数据的总线访问优先级的设定不是固定不变的，而是随着各种外部参数和汽车的驾驶情况变化而不断变化的。如发动机控制，无论是点火时间控制，还是燃油喷射控制，都必须和发动机的转速同步，发动机转速较高时，控制信号的总线访问优先权提高，发动机转速较低时，控制信号的总线访问优先权相应降低。

      随着电子技术和大规模集成电路的迅速发展，网络控制芯片性能逐步提高，体积逐步减小，价格进一步降低，为汽车局域网的普及推广创造了良好的条件。智能芯片价格的下降使得各种汽车局域网的成本相差无几，性能成为影响网络选择的最主要因素。CAN以其优异的品质具有明显的优势，越来越受到业界的欢迎。CAN总线在汽车上的广泛应用将使汽车的动力性、操作稳定性、安全性、燃油经济性都上升到新的高度，给汽车技术的发展注入新的活力。按汽车局域网发展趋势，在不久的将来基于CAN的C类网将逐步普及并占据主导地位。

billzarry

现在国产车里面有使用CAN协议的吗?
除了CAN之外,在汽车电路中还有没有其他的标准?
我们国家在这方面有没有自己的GB标准?

basa

还有Lin，MOST，FLexRay等，CAN主要应用于Drivetrain等比较重要且实时性要求比较高的网络，而Lin 用于车身，MOST用于multimedia等