CAN是控制器局域网络( Controller Area Network)的英文缩写,是德国博世公司在1985年时为了解决汽车上众多测试仪器与控制单元之间的数据传输,而开发的一种支持分布式控制的串行数据通信总线。目前,CAN总线已经是国际上应用最广泛的网络总线之一,它的数据信息传输速率最大为1 Mbit/s,属于中速网络,通信距离(无须中继)最远可达10km。 CAN总线网络具有以下特点。 ①多主控制。多主控制是指在总线空闲时,所有的单元都可开始发送消息最先访问总线的单元可获得发送权( CSMA/CA方式):多个单元同时开始发送时,发送高优先级ID(标识符)消息的单元可获得发送权。 ②消息的发送。在CAN协议中,所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时,所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时,根据ID决定优先级。ID并不是表示发送的目的地址,而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时,对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜(被判定为优先级最高)的单元可继续发送消息,仲裁失败的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 ③系统的柔软性。与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时,连接在总线上的其他单元的软硬件及应用层都不需要改变。 ④高速度和远距离。当通信距离小于40m,CAN总线的传输速率可以达到1 Mbit/s。通信速度与其通信距离成反比,当其通信距离达到10km时,其传输速率仍可以达到约5 kbit/s。 ⑤远程数据请求。可通过发送“遥控帧”请求其他单元发送数据。 ⑥错误检测功能、错误通知功能、错误恢复功能。错误检测功能是指所有的单元都可以检测错误:;错误通知功能是指正在发送消息的单元一旦检测出错误,会强制结束当前的发送,并立即同时通知其他所有单元:错误恢复功能是指强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息,直到成功发送为止。
⑦故障封闭。CAN总线可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误(如外部噪声等)还是持续的数据错误(如单元内部故障、驱动器故障、断线等)。根据此功能,当总线上发生持续的数据错误时,可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
⑧连接。CAN总线可以同时连接多个单元,可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上,可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低传输速率,可连接的单元数增加;提高传输速率,则可连接的单元数减少总之,CAN总线具有实时性强、可靠性高、传输速率快、结构简单、互操作性好、总线协议具有完善的错误处理机制、灵活性高和价格低廉等特点,在车载网络上已经得到广泛的应用。
汽车CAN总线有两条:一条用于驱动系统的高速CAN总线,速率达到500 kbit/s;另一条用于车身系统的低速CAN总线,速率为100 kbit/s。高速CAN总线主要连接发动机、自动变速器、 ABS/ASR、ESP等对通信实时性有较高要求的系统;低速CAN总线主要连接灯光、电动车窗、自动空调及信息显示系统等多为低速电动机和开关量器件,对实时性要求低而数量众多。不同速度的CAN网络之间通过网关连接。对汽车CAN总线上的信号进行采集时,需要确定所采集的信号处于哪个CAN网络中,以便于设置合适的CAN通道波特率图5-22所示为CAN总线在汽车上的应用实例。
