2024年5月6日发(作者：)
CAN总线协议
CAN总线协议是指控制器局域网（Controller Area
Network）的通信协议。CAN总线协议最初是由德国的博世公
司和美国的英特尔公司在20世纪80年代开发出来的。其主要
目的是用于汽车中各种电子系统的通信，例如电子控制单元
（ECU）。但是，现在这种协议已经被广泛应用于其他领域，
如航空航天、医疗设备、机器人和工业自动化等。
总线结构：
一个CAN总线可以被分为总线主控器（Bus Master）和多个从
设备（Slave Device）。总线主控器通常是一个集成了处理器
和CAN总线通信控制器的电子控制器。每个从设备包含一个
CAN总线通信控制器、一些传感器和执行器。CAN总线协议定
义了一个基于广播方式的分布式通信系统，可以使总线上的所
有设备相互交流。
CAN总线的特性：
1. 抗干扰能力高。CAN总线协议使用差分信号的方式进行通
信，具有较强的抗干扰能力。
2. 速度快。CAN总线协议的通信速度高达1Mbps，使得其适用
于高速通信系统。
3. 数据可靠。CAN总线协议采用了CRC（循环冗余校验）和
ACK（确认）机制，保证数据的可靠性。
4. 支持多设备接入。CAN总线协议支持多个设备接入总线，
这使得它非常适合于大型控制系统的应用。
5. 简单易用。CAN总线协议的编程接口简单明了，易于使用。
CAN总线协议的数据格式：
CAN总线协议定义了两种数据帧：数据帧（Data Frame）和远
程帧（Remote Frame）。
1. 数据帧：数据帧是一种常见的CAN总线数据格式，用于发
送数据。
数据帧由以下组成部分：
a) 比特时间：用于标志一个数据帧的开始。
b) 报文ID标识符：用于标识一个CAN总线上的数据帧。
c) 控制域：包含两个控制比特，分别用于控制CAN总线数据
帧的传输。
d) 数据域：用于传输数据。
e) CRC（循环冗余校验）：用于检测数据传输中的位错误。
f) 结束位：标志一个数据帧的结束。
2. 远程帧：远程帧用于在总线上请求数据，而不是实际
传输数据。
远程帧由以下组成部分：
a) 比特时间：用于标志一个远程帧的开始。
b) 报文ID：用于标识一个CAN总线上的远程帧。
c) 控制域：包含两个控制比特，分别用于控制CAN总线数据
帧的传输。
d) 结束位：标志一个远程帧的结束。
总线控制：
在CAN总线协议中，总线控制由两种模式完成：报文描述符
（Message Descriptor）和报文过滤（Message Filtering）。
1. 报文描述符：报文描述符是一组编程接口，用于在CAN总
线上发送和接收数据。
报文描述符含有以下信息：报文 ID、数据长度、数据指针及
各种控制标志。
2. 报文过滤：报文过滤器可用于控制总线上数据帧的接
收。每个节点的过滤器可用于过滤发往该节点的数据帧。
总线错误控制：
CAN总线协议有两种错误处理方式：错误自动恢复
（Automatic Recovery）和自动重启（Automatic Restart）。
1. 意外错误：当数据帧不能被成功接收或成功发送时，CAN
总线会将此看作一次意外错误。
a) 错误自动恢复：这种模式下，CAN总线会尝试自动恢复错
误，并在成功发送或接收数据以后恢复正常运行。
b) 自动重启：当错误发生时，CAN总线会重新初始化，并返
回到初始状态。
2. 总线关闭：如果CAN总线出现严重错误，使得不能正
常通信，则CAN总线会关闭。
在总线关闭时，所有的传输操作都会停止，并且后续的通信必
须等待总线重新打开。
总结：
可以看出，CAN总线协议是一种适用于分布式控制系统的通信
协议。它具有速度快、数据可靠、抗干扰能力强等优点，并且
使用方便。CAN总线协议已经被广泛应用于汽车电子控制系统、
工业自动化、航空航天、医疗设备和机器人等领域，成为了现
代控制系统必不可少的通信方式。
发布评论