【原创干货】CAN总线工作原理

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CAN ( Controller Area Network ) 即控制器局域网络。CAN最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。

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CAN总线特点

CAN总线是一种串行数据通信协议，其通信接口中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可完成对通信数据的成帧处理，包括位填充、数据块编码、循环冗余检验、优先级判别等项工作。

CAN总线特点如下：

（1）可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活。

（2）网络上的节点（信息）可分成不同的优先级,可以满足不同的实时要求。

（3）采用非破坏性位仲裁总线结构机制，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据发送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据。

（4）可以点对点、一点对多点（成组）及全局广播几种传送方式接收数据。

（5）直接通信距离最远可达10km（速率5Kbps以下）。

（6）通信速率最高可达1MB/s（此时距离最长40m）。

（7）节点数实际可达110个。

（8）采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个。

（9）每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，数据出错率极低。

（10）通信介质可采用双绞线，同轴电缆和光导纤维，一般采用廉价的双绞线即可，无特殊要求。

（11） 节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，切断它与总线的联系，以使总线上的其他操作不受影响。

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CAN总线系统组成

CAN收发器: 安装在控制器内部，同时兼具接受和发送的功能，将控制器传来的数据化为电信号并将其送入数据传输线。

数据传输终端：是一个电阻，防止数据在线端被反射，以回声的形式返回，影响数据的传输。

数据传输线：双向数据线，由高低双绞线组成。



为了提高数据传递的可靠性，CAN数据总线系统的两条导线（双绞线）分别用于不同的数据传送，这两条线分别称为CAN-High线和CAN-Low线。



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CAN总线工作原理

发送数据时，CAN收发器将数据转换为二进制，再通过控制双绞线的显隐性形成差分电压将数据发送。

接收数据时，CAN收费器将接收到的差分电压解析为二进制，再转换为数据。完成数据传输。

在隐性状态时，这两条导线上作用有相同预先设定值，该值称为静电平。对于CAN驱动数据总线来说，这个值大约为2.5V。

在显性状态时，CAN-High线上的电压值会升高一个预定值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。而CAN-Low线上的电压值会降低一个同样值（对CAN驱动数据总线来说，这个值至少为1V）。于是在CAN驱动数据总线上，CAN-High线就处于激活状态，其电压不低于3.5（2.5V+1V=3.5V)，而CAN-Low线上的电压值最多可降至1.5V(2.5V-1V=1.5V)。因此在隐性状态时，CAN-High线与CAN-Low线上的电压差为0V，在显性状态时该差值最低为2V。