一、CAN總線的概述

　　CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡。比如：發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。一個由CAN 總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡中，理論上可以掛接無數(shù)個節(jié)點。實際應用中，節(jié)點數(shù)目受網(wǎng)絡硬件的電氣特性所限制。為適應“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN,進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡的標準協(xié)議。

　　二、CAN總線的分層結(jié)構(gòu)

　　CAN遵從OSI模型，按照OSI基準模型，CAN結(jié)構(gòu)劃分為兩層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如下圖所示

　　1.按照IEEE 802.2和802.3 標準，數(shù)據(jù)鏈路層又劃分為：

　　1)邏輯鏈路控制(LLC-Logic link Control)。

　　2)媒體訪問控制(MAC-Medium Access Control)。

　　2.物理層又劃分為：

　　1)物理信令(PLS-Physical Signalling)。

　　2)物理媒體附屬裝置(PMA-Physical Medium Attachment)。

　　3)媒體相關接口(MDI-Medium Dependent Interface)。

　　MAC子層運行借助稱之為“故障界定實體(FCE)”的管理實體進行監(jiān)控。故障界定是使判別短暫干擾和永久性故障成為可能的一種自檢機制。物理層可借助檢測和管理物理媒體故障實體進行監(jiān)控(例如總線短路或中斷，總線故障管理)。LLC和MAC兩個同等的協(xié)議實體通過交換幀或協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU-Protocol Data Unit)和(N)-用戶數(shù)據(jù)組成，為傳送一個NPDU,(N-1)層實體必須通過(N-1)服務訪問點(SAP-Service Access Point)[(N-1)-SAP].NPDU借助于(N-1)層服務數(shù)據(jù)單元(SDU-Service Data U nit)[(N-1)-SDU]傳至(N-1)層，其服務功能允許NPDU的傳送。SDU是接口數(shù)據(jù)，對其識別預先在(N)層實體間進行，亦即，它表示邏輯數(shù)據(jù)單元由服務進行傳送。CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈層既不提供分配一個SDU至多個PDU,也不提供分配多個SDU至一個PDU的方法，亦即，NPDU直接由相應的NSDU和層指定控制信息N-PCI構(gòu)成。

　　三、CAN總線的原理介紹

　　當CAN總線上的一個節(jié)點(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡中所有節(jié)點。對每個節(jié)點來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標識符是唯一的，不可能有兩個站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。當一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片，并處于準備狀態(tài);當它收到總線分配時， 轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。