CAN（控制器局域網）是由德國Bosch公司于1986年創(chuàng)建的串行總線協議。英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，創(chuàng)建CAN協議的目的是為了滿足日益增長的對在汽車內較長距離進行有效通信的設備的需求。隨著CAN協議的優(yōu)化，它可在一條線路上在多個節(jié)點或設備之間發(fā)送少量數據，而無需集中式主機。盡管CAN總線只能支持最高1 Mbps的信號傳輸速度，但這使總線可以跨越更長的距離并保持可靠的抗電噪聲性能。此外，由于其單一的多路復用架構，CAN消除了多余的布線需求。

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，雖然CAN規(guī)范沒有定義標準的CAN電壓或連接器接口，但是包括國際標準化組織（ISO）在內的標準組織已經定義了CAN的多個物理標準。ISO于1993年發(fā)布了CAN標準ISO 11898，此后經歷了多次修訂，包括描述CAN數據鏈路層的ISO 11898-1，標準化了“非容錯” CAN物理層的ISO 11898-2， ISO 11898-3，它定義了“容錯” CAN物理層。

一、物理層標準

1.高速CAN

高速CAN或ISO-11898-2是最常見的CAN標準類型之一，并使用兩條專用線進行通信，這使總線能夠支持高達1 Mbps的傳輸速率。英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，所以高速CAN標準通常用于防抱死制動系統(tǒng)，發(fā)動機控制模塊和排放系統(tǒng)等應用中。

2.低速/容錯CAN

低速/容錯CAN或ISO-11898-3支持較低的總線速度和容錯能力，達到40 kbps到125 kbps的信號速率。由于其兩線制平衡方案可降低速度，因此在出現故障時可以連續(xù)運行。低速/容錯CAN標準經常用于諸如開門和關門的應用中。

3.單線CAN

此外，對于具有低比特率和總線長度要求的網絡應用，SAE J2411單線規(guī)范僅使用一條總線，數據速率為33.3 Kbps，并且是為車輛設計的。

二、CAN高層協議

CANopen

CAN協議定義了幾種更高層的協議（基于CAN）。一個示例包括一種廣泛使用的協議，稱為CANopen。CANopen的目標是開發(fā)控制架構和設備，以實現現有制造單元的靈活和模塊化組合。1993年，CiA（即自動化領域的CAN）發(fā)布了CANopen規(guī)范的第一個版本：CiA301。多年來，已經發(fā)布了多個CiA 301修訂版，其中許多仍在當今的應用中使用。

英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，如今，CANopen已用于工業(yè)應用，包括醫(yī)療設備、自動化建筑機械、鐵路應用等。這些應用受益于其可配置性和標準化的嵌入式網絡。

三、CAN協議擴展

CAN-FD

多年來，CAN還引入了對CAN協議的擴展，其中之一就是CAN-FD。CAN-FD（或CAN靈活數據速率）于2012年引入，作為CAN協議的擴展。通過使用雙比特率，此新擴展提供了高達5 Mbps的數據傳輸能力，是經典CAN協議支持的初始1 Mbps的五倍。CAN-FD還將消息的位長從8個字節(jié)擴展到64個字節(jié)，并包括使用CRC幀中額外的位來改進錯誤檢測的功能，以提高CRC算法的性能，從而更好地保護數據內容。

CAN-FD最初是為解決汽車中的總線限制而創(chuàng)建的，但很快也被包括工業(yè)在內的其他行業(yè)所采用。該協議允許更大的有效負載，這在操作機器中是一個主要好處，因為它可以減少開銷并允許總線更高效地運行。

四、CAN總線應用

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，最初引入CAN時，它最初是設計用于車輛的，但是由于其各種優(yōu)勢（包括靈活性），已逐漸被廣泛應用于許多工業(yè)應用中。

對于包括乘用車，卡車，輪船和航天器在內的車輛，CAN出于多種原因是首選協議。首先，使用雙絞線系統(tǒng)，CAN只需最少的接線即可工作。這大大減輕了車輛的整體重量。此外，CAN使用仲裁方法，該方法允許設備對消息進行優(yōu)先級排序，以實現安全有效的通信。如果多個設備試圖同時訪問總線，則將發(fā)送優(yōu)先級最高的消息，而其他設備將進入“監(jiān)聽”模式。這對于包括動力轉向或制動控制器在內的應用很有幫助。

CAN還廣泛用于其他行業(yè)，包括工業(yè)和工廠自動化以及醫(yī)療，采礦和實驗室設備。這些行業(yè)的設備通常受益于CAN的故障和電磁噪聲容限，以及在保持錯誤檢查機制的情況下能夠在更長距離上運行的能力。例如，諸如病房之類的許多應用程序在許多設備（包括照相機和X射線機）中使用CAN。由于這些原因，甚至包括電梯在內的工業(yè)應用也經常使用CAN。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的CAN協議的歷史與應用場景。英銳恩專注單片機應用方案設計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運放芯片和模擬開關。