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CAN简介

CAN 是控制器局域网络 (Controller Area Network) 的简称，它是由研发和生产汽车电子产品著称的德国 BOSCH 公司开发的，并最终成为国际标准（ISO11519），是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN适应的需求

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。此后， CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在， CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

总线拓扑图

CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平（低电平）和隐性电平（高），二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。
【注】
问：
为什么显性电平为低电平？
答：
因为设备都连在这两条线上，其利用&的概念，只要一方是低电平则整条线都是低电平，因此显性电平为低电平

图片描述
左上角灰色框指的是连接在CAN总线上的某个设备，该设备同时连在两个CAN上，一个CAN总线上还可以连接多个设备（不过得考虑承载）。

CAN协议的特点

1. 多主控制
   多主控制指的是：在总线空闲的时候，连接在该总线上的设备都可以发送消息。

2. 消息的发送
   CAN协议中，发送的消息都是以固定的格式发送的（当然不同类消息有不同的格式，后面讲解）。
   CAN采用最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA 方式*1）的方式，但是因为各个设备都是CAN总线上的，如果两个或两个以上的设备同时发送消息的话，那这样发送的消息自然就会混乱，为了解决这个问题，CNA协议采用“标识符”（Identifier 以下称为 ID）决定优先级， 对两个设备的ID（这ID不是固定的，也不是所谓的设备ID，也不代表什么地址，这ID可以理解为目前所发送消息的优先级）进行一位一位得比较（仲裁），优先级高的发送数据，优先级低的则马上停止发送而进行接收数据。
   【注】
   问：
   ID既不是设备ID也没有设备地址的含义，那怎么确定目前发送的数据包要发送给哪个设备呢？
   答：
   CAN总线中并没有所谓的设备地址，这也是CAN总线的特点，同时也体现了CAN总线添加或删除设备的方便，不需要考虑什么地址方面的分配；那如何解决数据包发送给哪个设备的问题呢，CAN协议采用的是让连接在CAN上的设备自己去决定接收哪些数据包（里面包含了ID），各个设备根据筛选ID从而筛选自己所要接收的数据包。

3. 系统的柔软性
   CAN总线中并没有所谓的设备地址，所以在CAN总线上添加设备，对已经连接在CAN总线上的设备并没有影响，这个设备的软硬件及应用层都不需要改变。

4. 通信速度
   根据整个CAN网络的规模，可设定适合的通信速度。
   在同一CAN网络中，所有单元（设备）必须设定成统一的通信速度（异步通信方式，通信速度要相同，这样接收的数据才会和发送的数据对应上）。即使有一个单元（设备）的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同CAN网络间则可以有不同的通信速度。

5. 远程数据请求
   可通过发送“遥控帧” （CAN一种类型的消息/数据包格式）请求其他单元发送数据。

6. 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能
   所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。
   检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。
   正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。

7. 故障封闭
   CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。

8. 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。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。
   【注】 1 CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

错误

错误状态的种类

单元始终处于 3 种状态之一。
(1) 主动错误状态
主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标志。

理解为：处于发送状态的设备检测到错误（主动错误状态）时，发送错误信息（主动错误标志）。

(2) 被动错误状态
被动错误状态是易引起错误的状态。
处于被动错误状态的单元虽能参加总线通信，但为不妨碍其它单元通信，接收时不能积极地发送错误通知。

处于接收状态的设备检测到错误（被动错误状态）时，为了不妨碍其他设备通信，它不能去主动发送错误消息。

处于被动错误状态的单元即使检测出错误，而其它处于主动错误状态的单元如果没发现错误，整个总线也被认为是没有错误的。
处于被动错误状态的单元检测出错误时，输出被动错误标志。
另外，处于被动错误状态的单元在发送结束后不能马上再次开始发送。在开始下次发送前，在间隔帧期间内必须插入“延迟传送”(8 个位的隐性位)。
(3) 总线关闭态
总线关闭态是不能参加总线上通信的状态。
信息的接收和发送均被禁止。
这些状态依靠发送错误计数和接收错误计数来管理，根据计数值决定进入何种状态。错误状态和计数值的关系如表 1 及图 4 所示。