CAN总线

嵌入式的工程师一般都知道CAN总线广泛应用到汽车中，其实船舰电子设备通信也广泛使用CAN，随着国家对海防的越来越重视，对CAN的需求也会越来越大。

<strong>概述</strong>

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。

想到CAN就要想到德国的Bosch公司，因为CAN就是这个公司开发的（和Intel）

CAN有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。比如：传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。

近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。

一个典型的CAN应用场景：

本文说的CAN即是一种总线，也是一种协议。因此，我们常听见CAN总线，也常听见CAN协议。

CAN协议和CANOpen协议是两套不同的协议。从软硬件层次来划分，CAN协议属于硬件协议，而CANOpen属于软件协议。

本篇文章先概述一下CAN网络，让大家对CAN总线协议有一个全局的概念，再到底层的CAN总线协议知识。

<strong>1、CAN网络</strong>

CAN网络可以理解为多台CAN设备连接在同一条CAN总线上组合成的网络，其中的CAN设备我们称之为节点。CAN网络拓扑结构如下图：

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-09/wen_zhang_/100014750-49952-w1.j…; alt=“” width="600"></center>

<strong>一、五种CAN总线可能发生的错误</strong>

1、CRC错误：

接收节点计算出的CRC校验值，与发送节点计算的结果不一致；

2、格式错误：

传输的数据帧格式，与任何一种帧格式都不符；

3、应答错误：

ACK段，发送节点没有收到接收节点发出的应答（显性位）；

单节点的CAN设备发送数据帧时为发生应答错误；

4、位发送错误：

发送过程中，发送节点发送的同时监听总线电平，如果总线电平和发送的不一致；

在仲裁域发现不同不报错，因为就是要仲裁掉优先级低的报文；

发送被动错误标志、主动错误标志期间检测总线电平有6个相同位时；

5、位填充错误：

帧起始到CRC之间，接收节点检测到有6个连续相同的位电平时，也就是违反5位相同位插入1位相反位的“位填充”原则；

因为ACK域和帧结束域电平固定，也无需填充；

<strong>二、三种错误状态</strong>

主动错误标识——6个显性位、由主动错误节点发出

被动错误标识——6个隐性位、由被动错误标志发出

CAN 总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，以其高性能和高可靠性在自动控制领域得到了广泛的应用。为提高系统的驱动能力，增大通信距离，实际应用中多采用Philips公司的82C250作为CAN控制器与物理总线间的接口，即CAN收发器，以增强对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。为进一步增强抗干扰能力，往往在CAN 控制器与收发器之间设置光电隔离电路。典型的CAN总线接口电路原理如图1所示。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-10/wen_zhang_/100008364-27967-e1.j…; alt=“” width="600"></center><center><i>图1 典型的CAN总线接口电路原理图</i></center>

<strong>1 接口电路设计中的关键问题</strong>

常规CAN收发器支持的节点数最多为110个，但实际使用时需要合理的布局组网， 选用合适的收发器、线缆、匹配好终端等才能保证网络中的各个节点之间可靠通信。