【车载开发系列】CAN总线知识入门篇

一.总线是什么

总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号

二.CAN总线是什么

CAN 是 Controller Area Network 的缩写，CAN总线是一种用于实时应用的串行通讯协议总线。它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。
总线的意思就是所有节点都连接到同一个传输媒介中，也就是说传输媒介中的电信号会影响到所有的节点。总线通信中一条CAN线上会挂多个节点，所以一般我们会说CANBus或CAN Network。
CAN总线就相当于汽车的中枢神经系统，是汽车里的一种通讯协议。相当于把很多的汽车电脑都并联到这两根线上，实现数据共享。

三.CAN总线的传输介质

CAN总线传输介质可以是双绞线，同轴电缆。CAN总线适用于大数据量短距离通信或者长距离小数据量，实时性要求比较高，多主多从或者各个节点平等的现场中使用
CAN总线结构有CAN_H，CAN_L两根线,以双绞形式缠绕
两根线抗干扰能力强，当外界存在干扰时，几乎会同时耦合到两条信号线上，而接收端只关心两个信号的差值，所以外界的干扰可以被抵消。

四.CAN协议的特性有哪些

CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。

五.CAN出现的背景

在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。

六.CAN通信总线的作用

它的作用就是将汽车仪表、变速箱、辅助刹车系统、ECU、控制模块、各种传感器等多个控制单元连接在一起，实现信息的实时同步。通俗的讲就像电话线一样，联通各个部件用来通信和传输数据。
CAN总线系统的应用大大简化了车身线路的布局，车身功能增加了，但是线束却相应的简化了，同时线束的简化也给维修带来了更多的便利性。

七.CAN协议柔软性体现在哪里

CAN消息格式是固定的，可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。
在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
连接 CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。

八.CAN总线的仲裁机制

总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作

九.CAN的通信方式

CAN总线为广播式通信，一个节点发送信息会占据所有通信媒介，发送节点只管自己发送，不关心谁去接收，总线上所有通信节点都会收到信息。接收节点则根据自身的情况来决定是否接收信息。
数据通信没有主从之分，任意一个节点可以向任何其他（一个或多个）节点发起数据通信，靠各个节点信息优先级先后顺序来决定通信次序

十.CAN的通信速度

在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。不同网络间则可以有不同的通信速度。
通信距离最远可达10KM(速率低于5Kbps)速率可达到1Mbps(通信距离小于40M）

十一.什么是CAN总线拓扑

CAN收发器根据两根总线（CAN_High 和 CAN_Low）的电位差来判断总线电平。
总线电平分为显性电平和隐性电平两种。总线必须处于两种电平之一。总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平为“0”，隐性电平为“1”。 电压差满足定义的一定范围，就可以认为是显性电平或者隐性电平，比如电压差在1.5-2.5v范围，都认为是显性电平。
发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方

十二.总线上为什么要有总线电阻

总线的两端各要求有一个“120 欧”的电阻。
为了增强CAN-bus通讯的可靠性，CAN-bus总线网络的两个端点通常要加入终端匹配电阻（120Ω）。
终端匹配电阻的大小由传输电缆的特性阻抗所决定，例如，双绞线的特性阻抗为120Ω，则总线上的两个端点也应集成120Ω终端电阻。
CAN总线在长距离通信的情况下，120Ω的电阻也未必合适，此时就需要调整。
可以吸收网络上的反射波，有效地增强信号强度。减少信号传输中的驻波和损耗，使电路对信号的传输能力达到最佳状态。