_控制器局域网CAN总线技术规范
《工业控制组态及现场总线技术》 6CAN总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
位仲裁
CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级结合在11位标识符中，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种 优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。总线读取中的冲突可通过位仲裁解决。当几个站同时发送报文时，站1的报 文标识符为011111;站2的报文标识符为0100110;站3的报文标识符为0100111。所有标识符都有相同的两位01，直到第3位进 行比较时，站1的报文被丢掉，因为它的第3位为高，而其它两个站的报文第3位为低。站2和站3报文的4、5、6位相同，直到第 7位时，站3的报文才被丢失。注意，总线中的信号持续跟踪最后获得总线读取权的站的报文。在此例中，站2的报文被跟踪。这 种非破坏性位仲裁方法的优点在于，在网络最终确定哪一个站的报文被传送以前，报文的起始部分已经在网络上传送了。所有 未获得总线读取权的站都成为具有最高优先权报文的接收站，并且不会在总线再次空闲前发送报文。 CAN具有较高的效率是因为总线仅仅被那些请求总线悬而未决的站利用，这些请求是根据报文在整个系统中的重要性按顺序处 理的。这种方法在网络负载较重时有很多优点，因为总线读取的优先级已被按顺序放在每个报文中了，这可以保证在实时系统 中较低的个体隐伏时间。对于主站的可靠性，由于CAN协议执行非集中化总线控制，所有主要通信，包括总线读取 (许可)控制， 在系统中分几次完成。这是实现有较高可靠性的通信系统的唯一方法。
一、总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
CAN总线概念
一、总线的基本概念和技术标准
总线概念和报文格式
CAN总线概念
应答场(ACK)包括应答位和应答分隔符。发送站发送的这两位均为隐性电平(逻 辑1)，这时正确接收报文的接收站发送主控电平(逻辑0)覆盖它。用这种方法， 发送站可以保证网络中至少有一个站能正确接收到报文。报文的尾部由帧结束 标出。在相邻的两条报文间有一很短的间隔位，果这时没有站进行总线存取， 总线将处于空闲状态。
CAN2.0 规范
Bit NO.
1 2
3 4
5 6
7
9
11 10 12
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S 8
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广州周立功单片机发展有限公司
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错误类型
位错误（ 位错误（Bit Error）：发送的位值和总线监视的位值不相 Error）：发送的位值和总线监视的位值不相 符合时，检测到一个位错误； 填充错误（ 填充错误（Stuff Error）：如果在使用位填充编码的位流 Error）：如果在使用位填充编码的位流 中，出现了第六个连续相同的位电平，将检测到一个位填 充错误； 形式错误 （Frame Error）：当一个固定形式的位场含有 Error）：当一个固定形式的位场含有 一个或多个非法位时，将检测到一个形式错误； 应答错误 （Acknowledgment Error ）：在应答间隙（ ）：在应答间隙（ ACK SLOT）所监视的位不为“显性”，则会检测到一个 SLOT） 应答错误； CRC 错误（CRC Error）：如果接收器的CRC结果和发送 错误（ Error）：如果接收器的CRC结果和发送 器的CRC结果不同，将检测到一个CRC错误。 器的CRC结果不同，将检测到一个CRC错误。
CANCAN-bus 2.0A/B规范 2.0A/B规范
Version 1.00版 1.00版
2004年 2004年7月
广州周立功单片机发展有限公司
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CAN-bus简介 CAN-bus简介
控制器局域网CAN（ 控制器局域网CAN（Controller Area Network），最初是 Network），最初是 由德国Bosch公司设计的，应用于汽车的监测和控制。 由德国Bosch公司设计的，应用于汽车的监测和控制。 作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程 网络通讯控制方式，CAN-bus逐步被广泛应用到各种控制领 网络通讯控制方式，CAN-bus逐步被广泛应用到各种控制领 域。 1991年 月，Philips制定并发布CAN技术规范：CAN 1991年9月，Philips制定并发布CAN技术规范：CAN 2.0 A/B。1993年11月，ISO组织正式颁布CAN国际标准 A/B。1993年11月，ISO组织正式颁布CAN国际标准 ISO11898。 ISO11898。 CAN-bus是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用 CAN-bus是唯一成为国际标准的现场总线，也是国际上应用 最广泛的现场总线之一。
can总线的国际标准
can总线的国际标准CAN总线，全称为控制器局域网总线（Controller Area Network），是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。
由于其高性能、高可靠性、以及灵活的通讯方式，CAN总线在工业自动化、船舶、医疗设备、航空航天等领域得到了广泛应用。
CAN总线的国际标准，具体为ISO 11898系列。
这一系列标准详细规定了CAN 总线的物理层、数据链路层以及应用层的规范。
1.物理层：ISO 11898-1至-3规定了CAN总线的物理层。
这部分标准主要定义了CAN总线的基本电气特性，如位速率、位编码、位同步等。
同时，这些标准还对CAN总线的物理接口，包括连接方式、信号幅度和阻抗等进行了规定。
2.数据链路层：ISO 11898-4至-7规定了CAN总线的数据链路层。
这部分标准主要定义了如何实现节点间的数据传输和错误检测。
标准中规定了如何使用标识符来标识信息，如何发送和接收数据，以及如何处理错误和故障等。
3.应用层：ISO 11898-8至-10规定了CAN总线的应用层。
这部分标准主要定义了如何实现节点间的信息交互和通讯控制。
标准中规定了如何定义通讯协议、如何进行信息交互、如何处理异常情况等。
此外，CAN总线还有几个子标准，包括CAN 2.0、CAN FD（快速数据）等。
这些子标准在原有的CAN总线基础上进行了扩展和改进，以适应更高的数据传输速率和更复杂的应用需求。
总的来说，CAN总线的国际标准为各种不同领域的应用提供了一个通用的通讯平台。
通过遵循这些标准，不同的设备和应用可以方便地实现相互之间的通讯和控制，从而提高了系统的效率和可靠性。
车载控制器局域网(CAN)技术
中图 分 类 号 ： ６ Ｕ４ １ 文献标识码 ： Ｃ 文 章 编 号 ：０ ８—３ ８ （０ ６ ０ １０ ３３ ２ ０ ）７—０ ６ —０ ０３ ２
定义 的 Ｃ ＡＮ 报 文 格 式 ， ２． Ｂ 给 出 了 标 准 的 和 可 而 ０
ＩＯ 正 式 颁 布 了 道 路 交 通 运 输 工 具 一 数 字 交 换 一 高 Ｓ
速 通 信 控 制 器 局 部 网 际 标 准 （Ｓ １ ９ － 高 速 Ｉ ０１ ８ ８
ＣＡ 以 及 低 速 标 准 （ Ｓ １ １ － 氐速 ＣＡＮ） Ｎ） ＩＯ１ ５ ９ 。美 国 汽 车 工 程 师 学 会 （ ＡＥ） 组 织 和 团 体 也 以 ＣＡＮ 协 Ｓ 等 议 为基 础颁 布本 组 织 的标 准 ， 表 １ 将 汽 车通 信 见 。 协 议 按 通 信 速 度 进 行 分 类 ， 表 ２ 见 。
６ ・ ３
维普资讯
总第 １９期 ４
能 ， 总线 上其 他节 点不 受影 响 。 使
黑 龙江 交通科 技
第 ７期
（ ） 据 位 具 有 显 性 “ ” Ｄｏ ｎ ｎ ｉ） 隐 性 ８数 ０ （ ｍｉａ ｔｂｔ 和
（ ） 号 调 制 解 调 方 式 采 用 不 归 零 （ Ｚ） ７信 ＮＲ 编
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协 议 遵 循 Ｉ Ｏ／ Ｉ参 考 模 型 ， 用 了 Ｓ ＯＳ 采
其 中 的 物 理 层 、 据 链 路 层 和应 用 层 。其 说 明见 数 （） ３ ＣＡＮ 可 以 多 主 方 式 工 作 ， 络 上 任 意 一 个 网 节 点均可 在任 意时 刻主 动地 向网络 上 的其他 节点发 送 信 息 ， 不 分 主 从 ， 点 之 间 有 优 先 级 之 分 ， 而 而 节 因 通信 方式 灵 活 ； ＣＡＮ 采 用 非 破 坏 性 逐 位 仲 裁 技 术 ，
汽车can总线协议
汽车can总线协议篇一：史上最全can总线协议规则一、CAN总线简介CAN是控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH 公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO11898）。
是国际上应用最广泛的现场总线之一。
在建立之初，CAN总线就定位于汽车内部的现场总线，具有传输速度快、可靠性高、灵活性强等优点。
上世纪90年代CAN总线开始在汽车电子行业内逐步推广，目前已成为汽车电子行业首选的通信协议，并且在医疗设备、工业生产、楼宇设施、交通运输等领域中取得了广泛的应用。
二、CAN总线技术及其规范2.1性能特点(1) 数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息；(2) CAN网络上的节点信息分成不停的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级节点信息最快可在134μs内得到传输;(3) 采用非破坏性总线仲裁技术，当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动退出发送，而高优先级的节点可不受影响的继续发送数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。
尤其是在网络负载很重的情况下也不会出现网络瘫痪的情况;(3) 通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）；(4) 通信的硬件接口简单，通信线少，传输介质可以是双绞线，同轴电缆或光缆。
CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用。
(5) 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，每帧信息都有CRC校验及其他检验措施，数据出错率极低；(6) 节点在严重错误的情况下具有自动关闭输出的功能，以使总线上其他节点的操作不受影响。
(7) CAN总线使用两根信号线上的差分电压传递信号，显性电平可以覆盖隐形电平。
2.2技术规范2.2.1CAN的分层结构图1 CAN的分层结构逻辑链路控制子层（LLC）的功能：为数据传送和远程数据请求提供服务，确认由LLC子层接收的报文实际上已被接收，为恢复管理和通知超载提供信息。
can总线的标准(一)
can总线的标准(一)CAN总线的标准1. 简介CAN（Controller Area Network，控制器局域网）总线是一种常用于汽车电子系统的通信协议。
它广泛应用于汽车领域，并逐渐渗透到其他领域。
CAN总线的标准化使得不同厂商的设备能够互联互通，提高了系统的可靠性和稳定性。
2. 标准化过程ISO 11898ISO 11898标准是CAN总线的基础标准，规定了物理层和数据链路层的要求。
它定义了CAN总线的传输速率、信号电平、线缆类型等关键参数，确保了不同设备之间的兼容性。
ISO 16845ISO 16845标准是CAN总线的高层协议标准，定义了CANopen协议的物理层和数据链路层。
CANopen是一种在CAN总线上实现的通信协议，用于设备之间的数据交换和控制。
ISO 16845确保了不同厂商的CANopen设备的互操作性。
SAE J1939是一种基于CAN总线的通信协议，广泛应用于商用车辆领域。
它定义了CAN总线上节点之间的消息格式、ID分配和协议规则等内容，使得不同厂商的商用车辆能够实现互联互通。
3. CAN总线的优势•高可靠性：CAN总线采用冗余机制和差错校验，能够在数据传输过程中检测和纠正错误，提高了系统的可靠性。
•高扩展性：CAN总线支持节点的动态增减和消息的动态分配，使得系统的扩展更加灵活。
•高实时性：CAN总线的通信速率较高，能够满足实时控制和数据传输的要求。
•简化布线：CAN总线使用双线传输，相对于传统的点对点连接，减少了线缆的使用量和布线的复杂性。
4. CAN总线的应用•汽车电子系统：CAN总线广泛应用于汽车中的电子控制单元（ECU）之间的通信，如发动机控制单元、刹车系统等。
•工业自动化：CAN总线可用于连接不同的工业设备，实现数据交换和控制，提高生产效率。
•医疗设备：CAN总线能够连接医疗设备，如监护仪、输液泵等，实现数据的传输和设备的控制。
CAN总线的标准化使得不同厂商的设备能够互联互通，提高了系统的可靠性和稳定性。
CAN总线
总线电缆来防止可能的扰动。 斜率模式：转换速度故意降低，以减少电磁辐射。 准备模式：低功耗睡眠状态。
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高速模式
Px,y为低：工作 Px,y为高：睡眠 高速实现方式：
0 Rext 1.8k
TP4 5 1
5K 5
4
CGND +C5V
1
C1 69 0 .1 u F
4
CGND
5
1
1 R1 42
8
3
3 3 30
1
TP4 4
U1 8 TXD
VCC
RXD
CANH
VREF
CANL
RS
GND
8 2C2 5 0 R1 45
+ C 5V
3
C1 72
0 .1 u F
7
CGND
6
2
CGND
CANH CANH
数据帧：数据帧携带数据从发送器至接收器。
远程帧：总线单元发出远程帧，请求发送具有同一识别符 的数据帧。
错误帧：任何单元检测到一总线错误就发出错误帧。
过载帧：过载帧用以在先行的和后续的数据帧（或远程帧） 之间提供一附加的延时。
35
数据帧
仲裁域
控制域
数据域 CRC校验码域
应答域 帧结束
相位缓冲段1只在当前位周期内被增长（或者缩短相位缓冲段 2 ），接下来的位周期，只要没有重同步，各段将恢复为位 时间的编程预设值。
28
重同步跳转宽度
重同步跳转宽度SJW并不是位周期里的一段，却是位定 时计算时的一个重要的指标。它定义了重同步时，为补 偿相位误差，位时间中相位缓冲段1被增长或者相位缓冲 段2被缩短的最大基本时间单元数。
CAN总线介绍
CAN总线介绍CAN全名为控制器局域网（Controller Area Network），为一种现场总线，主要用于工业环境监视控制系统通信。
其特性介绍如下串行总线，仅有两根通信线。
短报文。
数据以称为报文的数据帧为单位收发，报文有效数据可为0至8字节。
短报文减少了错误后重发的时间，可提高通信的实时性。
多主通信。
不必专设主机轮询，可提高通信效率。
非破坏的基于优先级的仲裁。
当发生总线争用时，高优先级报文正常发送；低优先级报文自动退出争用，等待总线空闲后重发。
仲裁退出和通信错误报文可由硬件控制自动重发，可提高工作效率。
多种检错纠错方式，很高的数据可靠性。
暂时错误、故障状态自动判别，故障节点有硬件控制自动脱离总线。
可提高系统工作的可靠性。
X 通信速度与传输距离对应表125Kbps 530m100Kbps 620m50Kbps 1300m20Kbps 3300m10Kbps 6700m5Kbps 10kmX CAN总线数据位传输特性CAN总线通信线有两根，通常分别称之为CANH、CANL。
当CANH与CANL电平差高于一定幅值，称总线状态为显性（Daminant），表示为逻辑“0”；否则称为隐性（Recessive），表示为逻辑“1”。
当总线上多个节点分别同时发送显性数据位与隐性数据位时，总线总是呈现显性状态。
可理解为多个节点的发送数据位通过总线进行逻辑与运算，只要有任一节点发送逻辑0，则总线状态为逻辑0。
X 报文格式介绍1 CAN总线数据帧1) 介绍CAN数据报文中含有标识符，标识符用于标识报文，并在多个节点同时发送而争用总线时、发送节点依据标识符进行仲裁。
系统设计应保证系统中任一报文的标识符是唯一的。
CAN技术规范标2.0包括两个版本：CAN2.0A和CAN2.0B。
版本2.0A中标识符长度为11位。
版本2.0B中标识符长度可为11位或29位。
标志符为11位的数据帧称为标准格式，标志符为29位的数据帧称为扩展格式。
控制器局域网总线_—_CAN
构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据场和 CRC序列均借助位填充规则进行编码。 当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数 值时，将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。 数据帧和远程帧的其余位场采用固定格式，不进行 填充。出错帧和超载帧同样是固定格式，也不进行位填 充。 报文传送由 4 种不同类型的帧表示和控制： 数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总 线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧； 出错帧由检测出总线错误的任何单元发送； 超载帧 用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。 数据帧和远程帧借助帧间空间与当前帧分开。
位速率 CAN的数据传输率在不同的系统中是不同 的，而在一个给定的系统中，此速度是唯一的，并且是 固定的。 优先权 在总线访问期间，标识符定义了一个报文静 态的优先权。 远程数据请求 通过发送一个远程帧，需要数据的节 点可以请求另一个节点发送个相应的数据帧，该数据帧 与对应的远程帧以相同标识符ID命名。 多主站 当总线开放时，任何单元均可开始发送报文， 发送具有最高优先权报文的单元，以赢得总线访问权。
CRC序列由循环冗余码求得的帧检查序列组成， 最适用于位数小于127(BCH码)的帧。CRC序列后面是 CRC界定符，它只包括一个隐位。
(6) 应答场(ACK)为两位，包括应答间隙和应答界定 符，如图所示。
在应答场中，发送器送出两个隐位。一个正确地接 收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此信息通过发 送一个显位报告给发送器。所有接收到匹配CRC序列的 站，通过在应答间隙内把显位写入发送器的隐位来报告。 应答界定符是应答场的第二位，并且必须是隐位， 因此，应答间隙被两个隐位(CRC界定符和应答界定符) 包围。
⑥ CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目 前可达110个；报文标识符可达2032种 ( CAN2.0A )，而 扩展标准( CAN2.0B )的报文标识符几乎不受限制。 ⑦ 采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低， 具有极好的检错效果。 ⑧ CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施， 保证了数据出错率极低。 ⑨ CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤， 选择灵活。 ⑩ CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输 出功能，以便总线上其他节点的操作不受影响。
CAN总线
数据帧
标准格式和扩展格式数据帧
标准CAN的标志符长度是11位，而扩展格式CAN的标志 符长度可达29位。CAN 协议的2.0A版本规定CAN控制器 必须有一个11位的标志符。同时，在2.0B版本中规定， CAN控制器的标志符长度可以是11位或29位。
数据帧
① 帧起始(SOF)标志数据帧和远程帧的开始，它仅由一个显 值构成。只有在总线处于空闲状态时，才允许节点开始发送。 所有节点都必须同步于首先开始发送的那个节点的帧起始位 前沿。 ② 仲裁域:由11位标识符(ID10-ID0)和远程发送请求位(RTR) 组成，RTR位为显性表示该帧为数据帧，隐性表示该帧为远 程帧;标识符由高至低按次序发送，且前7位 (ID10-ID4)不能 全为显性位。标识符用于决定报文的优先权，ID值越低优先 权越高，在竞争总线时，优先权高的报文优先发送，优先权 低报文退出总线竞争。
CAN的通信参考模型
CAN层的定义与开放系统互连模型（OSI）一致。根据 ISO/OSI参考模型，CAN被分为数据链路层和物理层，数 据链路层再细分为逻辑链路控制子层(LLC)和 介 质访问控 制子层(MAC)，以保证设计透明和实现灵活。
物理层规定了信号的传输方式，包括位定时、位 编码/解传输距离小于 40 m 时， 最大传输速率可达 1 Mb/s；直接通信距离最远可 达 10 Km ⑦CAN 总线上的节点数主要取决于总线驱动电路， 目 前 可 达 110 个 ； 报 文 标 识 符 可 达 2032 种 (CAN2.0A) (CAN2.0A)，而扩展标准(CAN2.0B)的报文标识符 (CAN2.0B) 几乎不受限制。 ⑧ CAN 总线的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光 纤，选择灵活 ⑨ CAN 节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出 功能，以使总线上的其它的操作不受影响 ⑩ CAN 是到目前为止唯一有国际标准的现场总线
车载控制器局域网(CAN)技术
为 位】 ￣／ ｂｔ 墨 （ ｉｓ ｋ ／Ｊ 属情 便用沤围
开放系统＾
开放系统Ｂ
Ｓ Ｅ １ ９１ Ａ ９ ．１ Ｊ３
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双线制， 屏蔽式双 绞线 载货汽车， 大型客 车 捐 燃
中继节 点
投 稿 日期 ：０ ６ ０ － ７ ２０ － ３ ２ 作 者 简 介 ： 伟 （９ ２ ） 男 ， 尔滨 人 ， 理 工程 师 。 韩 １８ － ， 哈 助
时代 。介 绍 了控 制 器 局 域 网 （ Ｎ ） 议 与 相 关 标 准 、 ＣＡ 协 特性 、 组成 和 控
制原理。
缆 或 光 纤 。ＣＡ 协 议采 用 通 信 数 据 块 进 行 编码 ， 代 了传 统 Ｎ 取 的站 地 址 编 码 ， 网 络 内的 节 点 数 在 理 论 上 不 受 限制 。 由 于 使 Ｃ Ｎ Ａ 总 线 具 有 较 强 的纠 错 能力 、 持 差 分 收 发 ， 支 因而 适 合 高 干 扰 环 境 ， 具 有 较 远 的传 输距 离 。Ｃ 并 Ｎ Ａ 特性如下： 第 一 ， Ａ 是 一 种 有 效 支 持 分 布 式 控 制 和 实 时 控 制 的 Ｃ Ｎ 串行 通 信 网 络 。
表 ２ 通信协议按速度分类
电 等 通讯 级 Ａ 通 速 Ｈ ） 信 度ｋ 用 途 议 灯 类 动力 、 镇 低速 Ｃ Ｎ — ｌ 具 、 车窗 门 、 Ａ（ Ｏ ２ ５ ０ Ｉ车 系 ） 一 身 统 ｏ （ 电 座 、 央 镇 ｋｉ） Ｉ 动 椅 中 门等 ｂｓ Ｎ ｆ ，Ｌ 电 仪 驱 信 自 子 表、 动 息、 ｌ ｌｆ态 息 统 ０ ２状 信 系 ） 一５ Ｊ ５，Ｖ Ｎ １０ Ａ ８ 动 调 故诊 空 、障 断 发 机 变 器 翻 器 高 Ａ（ ５ １ ０ 动 、 速 、 动 、 速Ｃ Ｎ１ ￣ ０ ０ ２ ０ ｌ 一 ０ （时 ｛ 统 ２ ｌ ｏ 控｝ ） ５ ０实 ｊ 系 悬 、 Ｂ等 ｛ 桨 ＡＳ 控｝ ｊ ｋｉ ） ｂｓ ｆ ＤＢ 通 ， ＯＴ ２ 光 信 Ｍ Ｓ， ５ 多体 删 媒
工业网络与组态技术：CAN总线技术
层
驱动器/接收器特性
媒体接口（MDI）
连接器
CAN协议的分层结构
四、CAN总线的技术规范
…………
Application Layer Data Link Layer Physical Layer
如何将29ID分类 j1939组织架构 协议查找
总线仲裁机制 位填充机制机制 can报文帧结构 报文打包 can总线容错 网络负载率
二、CAN的工作原理
请求发言
发言 优先权
开始发言
帧起始
仲裁
开始发送
一帧报文
发言 反馈 0/1 错误检测
参会人员 信息反馈
结束发言
接收成功 应答
帧结尾
三、CAN总线的网络结构
CAN-bus采用总线网络拓朴结构，在一个网络上至少需要有2个CAN-bus节点 存在。在总线的2个终端，各需要安装1个120Ω的终端电阻；如果节点数目大于2 个，中间节点就不要求安装120Ω终端电阻。
微处理器 （CPU）
控制寄存器 命令寄存器 状态寄存器 中断寄存器 验收代码寄存器 验收屏蔽寄存器 …… ……
SJA1000 CAN 控制器
CAN总线节点示意图
CAN 收发器
CAN BUS
四、CAN总线的技术规范
CAN只采用了ISO/OSI模型中的物理层和数据链路层
物理层
• 物理信令（PLS，Physical Signalling） • 物理媒体附件（PMA，Physical Medium Attachment） • 媒体接口（MDI，Medium Dependent Interface）
CAN-bus
终端电阻
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
CANH
CANL
车载控制器局域网(CAN)技术
第 二， Ｎ 协议遵循 ＩＯ／ Ｉ ＣＡ Ｓ ＯＳ 参考模型 （ 见图 １ ， ） 采用 了其中的物理层 、 数据链路层和应用层。其说明见表 ３ 。
１ ＡＮ 协 议 与相 关 标 准 Ｃ
Ｃ ＡＮ技术 的应用普遍推广 ， 耍求通 信协议标准化 。１９ ９１
年 ９月 Ｂ ｓｈ公 司 制 定 并 发 布 ＿ Ｃ ｏｃ ｒ ＡＮ 技 术 规 范 （ ｅ— Ｖ ｒ ｓ ｎ ． 。该技术规范包括 Ａ和 Ｂ两部 分。２０ ｉ ２ｆ ｏ Ｊ ） ． Ａ给 出了曾 Ｃ ＡＮ技术规范版本 １ ． ２中定义的 Ｃ Ｎ 报 文格式 ， ２（ Ａ 而 ． ） Ｂ给 出了标准 的和可扩展 的两种 Ｃ ＡＮ报 文格式 。此后 ，９ ３年 １９
同 方 、 误盘方 ； 应 式 通 方 、 的 成 组 方 步 式错 十 式 响 方、 讯 式帧 构 ： 帧式 测
开放 系统Ｂ
１ １月 ＩＯ 正式颁抑 了道 路交通运输 工具数字交换 高速通信 Ｓ
控制器局部 网国际标 准（Ｓ １８ ８ 高速 Ｃ ）以及低 速标 １Ｏ １ ９ 一 ＡＮ
准 （ Ｏ １ １一 １ １ ５９ 低速 Ｃ Ｓ ＡＮ） 美 汽 【 。 ＿ 程师学会 （Ａ ） Ｓ Ｅ 等组 织和 团体也 以 ＣＡ 协议为基础 颁布本组织 的标 准， Ｎ 见表 １ 。
电制 取线供 ＿设 源： 绞 给 业箭 竺供电２ ’ 『… ！ ４ ． Ｖ 给 一”
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维普资讯
翘 熏 终
Ｔｎｇ Ｅｏ Ａｓ ｍｉｏ（ Ｃ ｅｏｙ ｃｍｉｒ Ｃ ｕａ ｓＥ） ｃｌ ＆ ｏ ｙ ａｆｏ ｎｔ Ｔ ｈｏ ｎ ｎｅｏ ｍ ｃｎ Ａ ｉ
CAN总线技术规范
》 CAN 上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达 110个。在 标准帧报文标识符有11位，而在扩展帧的报文标识符（29位）的 个数几乎不受限制。
》 报文采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出 锗率极低。
由于采用了许多新技术及独特的设计，CAN总线与一般的通信 总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。 其特点可概括如下： 》 CAN是到目前为止惟一有国际标准的现场总线。（ISO,其它IEC） 》 CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向 网络上其他节点发送信息，而不分主从。 》 在报文标识符上，CAN 上的节点分成不同的优先级，可满足不同 的实时要求，优先级高的数据最多可在134mS内得到传输。
二、can总线的位数值表示与通信距离
Can总线上用显性和隐性表示逻辑值。 显性——0 隐性—— 1
》 CAN总线上任意两个节点之间的最大传输距离与其位速率 有关。
》 这里的最大通信距离是指在同一条总线上两个节点之间的 距离。
Can 总线系统任意两节点之间的最大距离
位速率 1000 500 250 125 100
三、can的基本概念
控制器局域网（CAN）为串行通讯协议，能有效地支持具有很高安 全等级的分布实时控制。CAN 的应用范围很广，从高速的网络到低 价位的多路接线都可以使用CAN。在汽车电子行业里，使用CAN 连接 发动机控制单元、传感器、防刹车系统、等等，其传输速度可达1 Mbit/s。同时，可以将CAN 安装在卡车本体的电子控制系统里，诸 如车灯组、电气车窗等等，用以代替接线配线装置。
can技术规范
50
20
10
5
/kbps
最大距 40 离/m
130 270 530 620 1300 3300 6700 10000
¾ 如果采用树形拓扑结构（有时称为干线和支线）。在各级“分 支”节点上采用“网关”（文中称“网控器”或“网桥”）实际上就是由
多个CAN控制器或外加其它协议（如RS232,RS485,TCP/IP）的 接口芯片组成一个设备，这样不受通信距离限制。又有“网关” 或“路由”的作用。
（2）物理层（Physical Layer）
链路层和逻辑层的作用
（1）逻辑链路控制子层（LLC）的作用范围如下； • 为远程数据请求以及数据传输提供服务； • 确定LLC子层接收的报文中哪些报文实际实际上被验收。 • 为恢复管理和过载通知提供手段。
（2）介质访问挖制予层（MAC）的作用主要是传送的规则，也就是 控制帧的结构、执行仲裁、错误检恻、错误的标定、故障的界定。 总线上什么时候开始发送新报文及什么时侯开始接收报文。均在 MAC子层里确定。位定时的一般功能也可以看做是MAC子层的一部 分．自然，对于MAC子层是不允许修改的。
二、can总线的位数值表示与通信距离
Can总线上用显性和隐性表示逻辑值。 显性——0 隐性—— 1
CAN总线主要内容和CAN技术规范
接发电 机
底盘网 络M
M
仪表单元
车身中央 控制单元
空调 单元
前门 单元
前座 单元 顶窗 单元
前座 单元
左前门 单元
M
M
后门
M
单元
M
M
M
M
M
M
M
M M
后座 单元
M
M
M
后门 单元
M
M
后窗 单元
图例：
CAN
加热器
M
LIN
灯具
CAN数据传C输AN总舒线主适要内系容和统CAN技C术A规N范ZONGXIAN
CAN总线主要内容和CAN技术规范
编码规则
1）位填充：发送器监视发送位流，连续5个相同位 便自动插入一个补码位。（错误帧和过载帧以及 帧结束标志不执行位填充）
2）采用不归零（NRZ）编码 CAN总线主要内容和CAN技术规范
1. 数据帧
帧间空间
数据帧
帧间空间
仲裁场 控制场 数据场 CRC场 帧结束
CAN总线主要内容和CAN技术规范
• 基于CAN的应用层协议应用较通用的有两种：DeviceNet （适合于工厂底层自动化） 和 CANopen（适合于机械控 制的嵌入式应用）。
• 任何组织或个人都可以从DeviceNet供货商协会（ODVA） 获得DeviceNet规范。购买者将得到无限制的、真正免费 的开发DeviceNet产品的授权。
CAN总线主要内容和CAN技术规范
4.1.2 CAN的分层结构
根据ISO/OSI参考模型，CAN2.0规范细分为以下不同的 层次：数据链路层和物理层。在以前版本的CAN规范中 （2.0A版本），数据链路层的LLC子层和MAC子层的服务及功 能分别被解释为“对象层”和“传输层”。
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如何去实现？
5.2 CAN总线的通信模式
CAN总协议另外一个有用的特性是一个节点可以主动要 求其它节点发送信息。这种特性叫做“远端发送请求” （RTR ）。 和上例不同之处在于，节点并不等待信息的到来， 而是主动去索取。
5.2 CAN总线的通信模式
第一，“载波监测，多主掌控 /冲突避免
这就允许在总线上的任一设备有同等的机会取得总线的控制权 来向外发送信息。如果在同一时刻有两个以上的设备欲发送信息， 就会发生数据冲突， CAN总线能够实时地检测这些冲突情况并 作出相应的仲裁而不会破坏待传之信息；
第二，信息报文在传送时不是基于目的站点地址；
第四章 控制器局域网CAN技术协议
5.1、CAN总线简介 5.2、CAN总线通信模式 5.3、CAN总线的性能特点 5.4、CAN总线技术规范
5.1、CAN总线简介
控制器局域网络（ Controller Area Network 简称CAN） 主要用于各种过程（设备）监测及控制。 CAN 最初是由德国 的Bosch 公司为汽车的监测与控制设计的，但由于 CAN 总线 本身的突出特点，其应用领域目前已不再局限于汽车行业， 而向过程工业、机械工业、机器人、数控机床、医疗器械及 传感器等领域发展。由于其高性能、高可靠性及独特的设计， CAN 总线越来越受到人们的重视，国际上已经有很多大公司 的 产 品 采 用 了 这 一 技 术 。 CAN 已 经 形 成 国 际 标 准 （ISO11898 ），并已成为工业数据通信的主流技术之一。
“多主掌控”的意思是一旦此一空闲状态被监测到，那么每个 节点都有均等的机会来发送报文。
“冲突避免”是指在两上节点同时发送信息时，节点本身首先 会检测到出现冲突，然后采取相应的措施来解决这一冲突情况。 此时优先级高的报文先发送，低优先级的报文发送会暂停。在 CAN 总线协议中是通过一种非破坏性的仲裁方式来实现冲突检 测。这也就意味着当总线出现发送冲突时，通过仲裁后原发送信 息不会受到任何影响。所有的仲裁判别都不会破坏优先级高的报 文信息内容，也不会对其发送产生任何的时延。
4、“过载帧”，当一个节点正忙于处理接收的信息，需要 额外的等待时间接收下一报文时，可以发送过载帧，通知其它 节点暂缓发送新报文。
5.2 CAN总线的通信模式
三、 CAN总线是一种高速的，具备复杂的错误检测和 恢复能力的高可靠性强有力的网络
（1）高速性： CAN总线一开始是为汽车工业而设计的，如 果要使这一市场能够接受它，一个能高效处理出错情况的通 讯协议是至关重要的。在发布了 2.0B 版的CAN总线技术规范 后，其最大的通讯速率已经比 1.0 版提高了8倍，达1M 位/ 秒, 在这种速率下，即便是对时间要求非常关键的参数也可以通 过CAN 总线传输而不必担心其时延。
5.2 CAN总线的通信模式
如何冲突仲裁？
支配位一定会在和顺从位的判别过程中获胜，换句话说，报 文标记区（报文仲裁专用区域）的值越小，其优先级就越高。举 个例子，假定有两个节点在同一时刻发送一个报文，每个节点都 会监测总线以便了解欲发送的信息状态是否确实出现在总线上。 一个优先级较低的报文在某一时刻会发送一个“顺从位”但是检 测回来的却是“支配位”。此时这个节点被仲裁为发送权取消， 立刻停止发送报文的工作。优先级较高的报文继续发送直到完整 的报文发送完毕。在刚才冲突仲裁中被取消发送权的节点将等待 总线的下一个空闲期并自动地再次尝试发送。
如，汽车中的中央安全系统会频繁地更新一些象安全气袋 等关键传感器的信息。
但是有些信息如油压传感器或电池电压传感器可能不会也 不需要经常收到。为了确保了解这些设备是否工作正常，系 统必须定期地要求此类设备发送相关的信息以便检查整个系 统的工作情况。设计人员就可以利用这一“远端发送请求” 特性来减少网络的数据通讯量，同时维持整个系统的完整性。
5.2 CAN总线的通信模式
CAN总线定义了四种不同的帧,用于总线通讯。 1、最常用的是“数据帧”，用于一个节点传送信息到其它任
一或所有节点；
2、“远端帧”，基本上是一个数据帧但其中的 RTR 位被置1， 表明这是一个“远端发送请求”，用于一个节点主动要求其它节 点发送信息；
3 、“错误帧”，如果节点在接收过程中检测到任一在CAN 总线协议中定义了的错误信息，它就会发送一个错误帧。
5.2 CAN总线的通信模破坏性的位仲裁方式”， CAN 总线协议 必须满足一些前提条件。首先，必须定义两种逻辑状态 ——在这 里叫作“支配位（ DOMINANT ）” ( 又称“显性”电平 ) 和 “顺从位（ RECESSIVE ）”（又称 “隐性”电平）；然后， 节点在发送过程中必须检测刚刚发出的状态是否就是信息中所 描述的内容。在 CAN 总线的定义中，逻辑 0为支配位，逻辑 1 为顺从位。
这就允许不同的信息以“广播”的形式发送到所有节点并且
可在不改变信息格式的前提下对报文进行不同配置；
第三， CAN总线是一种高速的，具备复杂的错误检测 和恢复能力的高可靠性强有力的网络。
5.2 CAN总线的通信模式
一、CSMA/CD —载波监测，多主掌控 /冲突避免
“载波监测”的意思是指在总线上的每个节点在发送信息报 文前都必须监测到总线上有一段时间的空闲状态。
5.2 CAN总线的通信模式
二、基于报文的通讯
CAN总线是一个基于报文而不是基于站点地址的协议。 也就是说报文不是按照地址从一个节点传送到另一个节点。 CAN总线上报文所包含的内容只有优先级标志区和欲传送的数 据内容。所有节点都会接收到在总线上传送的报文，并在正确 接后发出应答确认。至于该报文是否要做进一步的处理或被丢 弃将完全取决于接收节点本身。同一个报文可以发送给特定的 站点或许多站点，就看你怎样去设计你的网络和系统。