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23
故障界定（Fault Confinement）
CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区 分开来。永久故障的节点会被关闭。
24
连接（Connections）
CAN 串行通讯链路是可以连接许多单元 的总线。理论上，可连接无数多的单元。 但由于实际上受延迟时间以及/或者总线 线路上电气负载的影响，连接单元的数 量是有限的。
12
报文（Messages）
总线上的信息以不同的固定报文格式发 送。当总线空闲时任何连接的单元都可 以开始发送新的报文。
13
信息路由（Information Routing）
在CAN 系统里，节点不使用任何关于系 统配置的信息（比如，站地址）。
不需要改变任何节点的应用层及相关的 软件或硬件，就可以在CAN 网络中直接 添加节点。
汽车CAN总线技术
南京理工大学 徐照平
二零零六年八月
1
一.什么是CAN总线
CAN 全称为Controller Area Network, 即控 制器局域网，德国Bosch公司从20世纪初为解 决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数 据交换而开发的一种串行数据通信协议，1993 年11月国际标准化组织ISO正式颁布了关于 CAN总线的ISO11898标准，目前CAN得到了 Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公 司的支持。除汽车以外，也广泛应用在现场控 制领域
16
���广���播方式传播
由于引入了报文滤波的概念，任何数目 的节点都可以接收报文，并同时对此报 文做出反应
在CAN 网络内，可以确保报文同时被所 有的节点接收（或同时不被接收）。因 此，系统的数据连贯性是通过多播和错 误处理的原理实现的。
17
位速率（Bit rate）
不同的系统，CAN 的速度不同。可是， 在一给定的系统里，位速率是唯一的， 并且是固定的
2
简单的CAN总线结构
3
复杂的CAN总线结构
4
比较
我们可以把CAN总线结构和简单的电力 系统结构进行一个简单的比较
5
CAN节点组成框图
6
二.CAN总线的主要特点
������ ★ 低成本 ������ ★极高的总线利用率 ������ ★很远的数据传输距离(长达10Km) ������ ★高速的数据传输速率（高达1Mbit/s） ������ ★可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文 ������ ★可靠的错误处理和检错机制 ������ ★发送的信息遭到破坏后，可自动重发 ������ ★节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能 ������ ★报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、
优★先级信息
7
三.CAN总线的网络协议
★ CAN总线也是建立在ISO参考模型基础上 的，不过只采用了其中最关键的两层， 即物理层和数据链路层
8
物理层
物理层的主要内容是规定通信介质的 机械、电气、功能和规程特性
9
数据链路层
数据链路层的主要功能是将要发送的 数据进行包装，即加上差错校验位、数 据链路协议的控制信息、头尾标记等附 加信息组成数据帧，从物理信道上发送 出去，在接收道数据帧后，再把附加信 息去掉，得到通信数据
25
总线值（Bus value）
总线可以具有两种互补的逻辑值之一： “显性”或“隐性”。 “显性”位和 “隐性”位同时传送时，总线的结果值 为“显性”。比如，在执行总线的“线 与”时，逻辑0 代表“显性”等级，逻辑 1 代表“隐性”等级。本技术规范不给出 表示这些逻辑电平的物理状态（比如， 电压、光）。
18
优先权（Priorities）
在总线访问期间，识别符定义一静态的 报文优先权。
19
远程数据请求（Remote Data Request）
通过发送远程帧，需要数据的节点可以 请求另一节点发送相应的数据帧。数据 帧和相应的远程帧是由相同的识别符 （IDENTIFIER）命名的。
20
多主机（Multimaster）
10
CAN协议实现
CAN总线的物理层和数据链路层的功 能在CAN控制器中实现，即由芯片完成 处理。
所以，对于CAN总线开发人员无需深 入学习CAN协议，只要了解一些基础概 念即可完全掌握CAN总线的使用。
11
四.CAN总线基础概念
希望通过CAN总线基础概念的讲解，让 大家对CAN总线有一个深入的了解。
总线空闲时，任何单元都可以开始传送 报文。具有较高优先权报文的单元可以 获得总线访问权。
21
仲裁（Arbitration）
Hale Waihona Puke Baidu 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总 线访问冲突。通过使用识别符的位形式仲裁可以解决 这个冲突。仲裁的机制确保信息和时间均不会损失。 当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时， 数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对 发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电 平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一 “隐性”电平而监控视到一“显性”电平（见总线 值），那么该单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。
14
识别符
报文的内容由识别符命名。识别符不指 出报文的目的地，但解释数据的含义。 因此，网络上所有的节点可以通过报文 滤波确定是否应对该数据做出反应。
15
标准格式CAN和扩展格式CAN
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。遵循CAN2.0B协议的 CAN控制器可以发送和接收11位标识符的标准格 式报文或29位标识符的扩展格式报文。如果禁止 CAN2.0B,则CAN 控制器只能发送和接收11位标 识符的标准格式报文，而忽略扩展格式的报文结 构，但不会出现错误。
22
错误检测（Error Detection）
为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一个 节点均采取了强有力的措施以进行错误检测、 错误标定及错误自检。为了检测错误，必须采 取以下措施： 1：监视（发送器对发送位的电平与被监控的总 线电平进行比较） 2：循环冗余检查 3：位填充 4： 报文格式检查
故障界定（Fault Confinement）
CAN 节点能够把永久故障和短暂扰动区 分开来。永久故障的节点会被关闭。
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连接（Connections）
CAN 串行通讯链路是可以连接许多单元 的总线。理论上，可连接无数多的单元。 但由于实际上受延迟时间以及/或者总线 线路上电气负载的影响，连接单元的数 量是有限的。
12
报文（Messages）
总线上的信息以不同的固定报文格式发 送。当总线空闲时任何连接的单元都可 以开始发送新的报文。
13
信息路由（Information Routing）
在CAN 系统里，节点不使用任何关于系 统配置的信息（比如，站地址）。
不需要改变任何节点的应用层及相关的 软件或硬件，就可以在CAN 网络中直接 添加节点。
汽车CAN总线技术
南京理工大学 徐照平
二零零六年八月
1
一.什么是CAN总线
CAN 全称为Controller Area Network, 即控 制器局域网，德国Bosch公司从20世纪初为解 决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数 据交换而开发的一种串行数据通信协议，1993 年11月国际标准化组织ISO正式颁布了关于 CAN总线的ISO11898标准，目前CAN得到了 Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公 司的支持。除汽车以外，也广泛应用在现场控 制领域
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���广���播方式传播
由于引入了报文滤波的概念，任何数目 的节点都可以接收报文，并同时对此报 文做出反应
在CAN 网络内，可以确保报文同时被所 有的节点接收（或同时不被接收）。因 此，系统的数据连贯性是通过多播和错 误处理的原理实现的。
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位速率（Bit rate）
不同的系统，CAN 的速度不同。可是， 在一给定的系统里，位速率是唯一的， 并且是固定的
2
简单的CAN总线结构
3
复杂的CAN总线结构
4
比较
我们可以把CAN总线结构和简单的电力 系统结构进行一个简单的比较
5
CAN节点组成框图
6
二.CAN总线的主要特点
������ ★ 低成本 ������ ★极高的总线利用率 ������ ★很远的数据传输距离(长达10Km) ������ ★高速的数据传输速率（高达1Mbit/s） ������ ★可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文 ������ ★可靠的错误处理和检错机制 ������ ★发送的信息遭到破坏后，可自动重发 ������ ★节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能 ������ ★报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、
优★先级信息
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三.CAN总线的网络协议
★ CAN总线也是建立在ISO参考模型基础上 的，不过只采用了其中最关键的两层， 即物理层和数据链路层
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物理层
物理层的主要内容是规定通信介质的 机械、电气、功能和规程特性
9
数据链路层
数据链路层的主要功能是将要发送的 数据进行包装，即加上差错校验位、数 据链路协议的控制信息、头尾标记等附 加信息组成数据帧，从物理信道上发送 出去，在接收道数据帧后，再把附加信 息去掉，得到通信数据
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总线值（Bus value）
总线可以具有两种互补的逻辑值之一： “显性”或“隐性”。 “显性”位和 “隐性”位同时传送时，总线的结果值 为“显性”。比如，在执行总线的“线 与”时，逻辑0 代表“显性”等级，逻辑 1 代表“隐性”等级。本技术规范不给出 表示这些逻辑电平的物理状态（比如， 电压、光）。
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优先权（Priorities）
在总线访问期间，识别符定义一静态的 报文优先权。
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远程数据请求（Remote Data Request）
通过发送远程帧，需要数据的节点可以 请求另一节点发送相应的数据帧。数据 帧和相应的远程帧是由相同的识别符 （IDENTIFIER）命名的。
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多主机（Multimaster）
10
CAN协议实现
CAN总线的物理层和数据链路层的功 能在CAN控制器中实现，即由芯片完成 处理。
所以，对于CAN总线开发人员无需深 入学习CAN协议，只要了解一些基础概 念即可完全掌握CAN总线的使用。
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四.CAN总线基础概念
希望通过CAN总线基础概念的讲解，让 大家对CAN总线有一个深入的了解。
总线空闲时，任何单元都可以开始传送 报文。具有较高优先权报文的单元可以 获得总线访问权。
21
仲裁（Arbitration）
Hale Waihona Puke Baidu 只要总线空闲，任何单元都可以开始发送报文。如果2 个或2 个以上的单元同时开始传送报文，那么就会有总 线访问冲突。通过使用识别符的位形式仲裁可以解决 这个冲突。仲裁的机制确保信息和时间均不会损失。 当具有相同识别符的数据帧和远程帧同时初始化时， 数据帧优先于远程帧。仲裁期间，每一个发送器都对 发送位的电平与被监控的总线电平进行比较。如果电 平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一 “隐性”电平而监控视到一“显性”电平（见总线 值），那么该单元就失去了仲裁，必须退出发送状态。
14
识别符
报文的内容由识别符命名。识别符不指 出报文的目的地，但解释数据的含义。 因此，网络上所有的节点可以通过报文 滤波确定是否应对该数据做出反应。
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标准格式CAN和扩展格式CAN
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。遵循CAN2.0B协议的 CAN控制器可以发送和接收11位标识符的标准格 式报文或29位标识符的扩展格式报文。如果禁止 CAN2.0B,则CAN 控制器只能发送和接收11位标 识符的标准格式报文，而忽略扩展格式的报文结 构，但不会出现错误。
22
错误检测（Error Detection）
为了获得最安全的数据发送，CAN 的每一个 节点均采取了强有力的措施以进行错误检测、 错误标定及错误自检。为了检测错误，必须采 取以下措施： 1：监视（发送器对发送位的电平与被监控的总 线电平进行比较） 2：循环冗余检查 3：位填充 4： 报文格式检查