第三章CAN总线

第三章控制器局域网总线CAN •CAN总线的性能特点

•CAN的技术规范

•SJA1000 CAN总线控制器

•CAN总线的应用

控制器局域网总线CAN

•CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络（ISO11898）

•CAN总线的性能特点

–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，通信方式灵活，且无需站地址

等节点信息。利用这一特点可方便地构成多机备份系统。

–存在不同的优先级，可满足不同的实时要求，高优先级的数据最多可在134μs内得到传输

–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地退出发送，而最高优先级的节点可不受

影响地继续传输数据，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情况(以太网则可能)。

控制器局域网总线CAN •CAN总线的性能特点

–通过报文滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广

播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。

–通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。

–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

–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

–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

–通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活

–在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总

线上其他节点的操作不受影响。

控制器局域网总线CAN

•CAN总线数值：“显性”或“隐性”

–“显性”(“Daminant”)数值表示逻辑“0”，有电位差–“隐性”(“Recessive”)表示逻辑“1”，无电位差

控制器局域网总线CAN •CAN总线的传输特性

控制器局域网总线CAN •CAN总线的传输特性

控制器局域网总线CAN •CAN总线的标准端子

CAN总线的技术规范•CAN总线的基本概念

–报文（Message）：总线上的信息以不同格式的报文发送，但长度有限制。当总线开放时，任何连接的单元均可开始发送一个

新报文。

–信息路由(Information Routing) ：在CAN系统中，一个CAN节点可不使用有关系统结构的任何信息(如站地址)。意味着：

•系统灵活性(System Flexibility) ：节点可在不要求改变所有节点及其应用层的软件或硬件情况下，被接于CAN网络。

•报文通信(Message Routing) ：一个报文的内容由其标识符ID命名.ID并不指出报文的目的，但描述数据的含义，以便网络中的所有

节点有可能借助报文滤波决定该数据是否使它们激活。

•成组(Multicast) ：由于采用了报文滤波，所有节点均可接收报文，并同时被相同的报文激活。

•数据相容性(Data Consistency) ：在CAN网络内，可以确保报文同时被所有节点或者没有节点接收，因此，系统的数据相容性是借助于成

组和出错处理达到的

CAN总线的技术规范

•CAN总线的基本概念

–位速率(Bit Rate) 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(Priorites) 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(Remote Data Request) 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一个相应的数据帧，该数

据帧与对应的远程帧以相同标识符ID命名。

–多主站(Multimaster) 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。

–仲裁(Arbitration) 当总线开放时，任何单元均可开始发送报文，若同时有两个或更多的单元开始发送，总线访问冲突运用逐

位仲裁规则，借助标识符ID解决。这种仲裁规则可以使信息和时

间均无损失。若具有相同标识符的一个数据帧和一个远程帧同时

发送，数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对发送

位电平与总线上检测到的电平进行比较，若相同则该单元可继续

发送。当发送一个“隐性”电平(无电位，逻辑1)，而在总线上检测为“显性”电平(有电位，逻辑0)时，该单元退出仲裁，并不再传送后续位。

CAN总线的技术规范

•CAN总线的基本概念

–安全性(Safety) 为获得尽可能高的数据传送安全性，在每个CAN 节点中均设有错误检测、标定和自检的强有力措施。

•检测错误的措施包括：发送自检、循环冗余校验、位填充和报文格式检查。

•错误检测具有如下特性：所有全局性错误均可被检测；发送器的所有局部错误均可被检测；报文中的多至5个随机分布错误均可被检测；

报文中长度小于15的突发性错误均可被检测；报文中任何奇数个错误

均可被检测。未检出的已损报文的剩余错误概率为报文出错率的

4.7×10-11。

–出错标注和恢复时间（Error Signaling and Recovery Time）已损报文由检出错误的任何节点进行标注。并自动进行重发送。

如果不存在新的错误，自检出错误至下一个报文开始发送的恢复

时间最多为29个位时间。

–故障界定(Fault Confinement) CAN节点有能力识别永久性故障和短暂扰动，可自动关闭故障节点。

–连接(Connections) CAN串行通信链路是一条众多单元均可被连接的总线，理论上，单元数目是无限的，实际上，单元总数受限

于延迟时间和(或)总线的电气负载。