CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称,是为适应“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,由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的。CAN广泛用于离散控制领域,其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准(ISO11898),得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持,特别是在汽车领域,世界上一些著名的汽车厂商,如BMW(宝马)、BENZ(奔驰)、ROLLS-ROYCE(劳斯莱斯)、PORSCHE(保时捷)等都采用了CAN总线来实现汽车内部的控制系统与各检测、执行单元间的数据通信。同时,由于CAN总线本身突出的优越性,其应用已经不局限于汽车领域,开始向机械工业、自动控制、数控机床、航空航天航海、医疗器械、传感器等领域发展,成为国际上应用最广泛的现场总线之一。
CAN为串行通信协议,能够有效地支持高安全等级的分布式实时控制。它是一种多主总线,通信介质可以是同轴电缆、光导纤维或者双绞线,其传输速率最高可达1 Mbps(此时传输距离最长为40 m)。与一般的通信总线相比,CAN总线具有突出的可靠性、实时性、灵活性等优点。其主要特点可概括为:
(1)结构简单
CAN总线只有2根线与外部相连,结构简单,器件易购置,开发技术容易掌握,性价比较高。
(2)网络内的节点个数在理论上不受限制
CAN协议最大的一个特点是废除了传统的站地址编码,而通过对具有11位或29位的标志码的通信数据块进行编码。采用这种方法可使网络内的节点个数只取决于总线驱动电路,而不受理论上的其他限制。(www.xing528.com)
(3)可在各节点之间实现自由通信
CAN总线采用了多主竞争式的总线结构。CAN总线上的所有节点均可不分主次地在任意时刻主动向网络上其他节点发送信息。CAN上的节点在报文标识符上分成不同的优先级,优先级高的数据最多可在134μs内得到传输,这样就满足了不同的实时要求。
(4)通信距离远,可靠性高
在位速率为5 Kbps的时候,CAN的直接通信距离可达10 km,且由于CAN的报文采用了短帧结构,传输时间短,受干扰率低;CAN的每帧信息均有诸如CRC校验的检错措施,检错效果好;在发生严重错误时,CAN节点可以自动关闭,不影响其他节点的操作;CAN总线采用了非破坏总线仲裁技术,当多个节点同时向总线传输数据而产生冲突的时候,优先级低的节点暂时退出总线,而优先级最高的节点则不受限制地继续传输数据,这样就节省了总线冲突仲裁时间,并且在网络负载很大的时候也不至于使网络瘫痪。
图4-7 CAN总线控制示意图
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