CAN（控制器局域網(wǎng)）是由德國(guó)Bosch公司于1986年創(chuàng)建的串行總線(xiàn)協(xié)議。英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師介紹，創(chuàng)建CAN協(xié)議的目的是為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的對(duì)在汽車(chē)內(nèi)較長(zhǎng)距離進(jìn)行有效通信的設(shè)備的需求。隨著CAN協(xié)議的優(yōu)化，它可在一條線(xiàn)路上在多個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備之間發(fā)送少量數(shù)據(jù)，而無(wú)需集中式主機(jī)。盡管CAN總線(xiàn)只能支持最高1 Mbps的信號(hào)傳輸速度，但這使總線(xiàn)可以跨越更長(zhǎng)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(fù)用架構(gòu)，CAN消除了多余的布線(xiàn)需求。

英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師表示，雖然CAN規(guī)范沒(méi)有定義標(biāo)準(zhǔn)的CAN電壓或連接器接口，但是包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)組織已經(jīng)定義了CAN的多個(gè)物理標(biāo)準(zhǔn)。ISO于1993年發(fā)布了CAN標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898，此后經(jīng)歷了多次修訂，包括描述CAN數(shù)據(jù)鏈路層的ISO 11898-1，標(biāo)準(zhǔn)化了“非容錯(cuò)” CAN物理層的ISO 11898-2， ISO 11898-3，它定義了“容錯(cuò)” CAN物理層。

一、物理層標(biāo)準(zhǔn)

1.高速CAN

高速CAN或ISO-11898-2是最常見(jiàn)的CAN標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型之一，并使用兩條專(zhuān)用線(xiàn)進(jìn)行通信，這使總線(xiàn)能夠支持高達(dá)1 Mbps的傳輸速率。英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師介紹，所以高速CAN標(biāo)準(zhǔn)通常用于防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊和排放系統(tǒng)等應(yīng)用中。

2.低速/容錯(cuò)CAN

低速/容錯(cuò)CAN或ISO-11898-3支持較低的總線(xiàn)速度和容錯(cuò)能力，達(dá)到40 kbps到125 kbps的信號(hào)速率。由于其兩線(xiàn)制平衡方案可降低速度，因此在出現(xiàn)故障時(shí)可以連續(xù)運(yùn)行。低速/容錯(cuò)CAN標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常用于諸如開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的應(yīng)用中。

3.單線(xiàn)CAN

此外，對(duì)于具有低比特率和總線(xiàn)長(zhǎng)度要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，SAE J2411單線(xiàn)規(guī)范僅使用一條總線(xiàn)，數(shù)據(jù)速率為33.3 Kbps，并且是為車(chē)輛設(shè)計(jì)的。

二、CAN高層協(xié)議

CANopen

CAN協(xié)議定義了幾種更高層的協(xié)議（基于CAN）。一個(gè)示例包括一種廣泛使用的協(xié)議，稱(chēng)為CANopen。CANopen的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)控制架構(gòu)和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有制造單元的靈活和模塊化組合。1993年，CiA（即自動(dòng)化領(lǐng)域的CAN）發(fā)布了CANopen規(guī)范的第一個(gè)版本：CiA301。多年來(lái)，已經(jīng)發(fā)布了多個(gè)CiA 301修訂版，其中許多仍在當(dāng)今的應(yīng)用中使用。

英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師介紹，如今，CANopen已用于工業(yè)應(yīng)用，包括醫(yī)療設(shè)備、自動(dòng)化建筑機(jī)械、鐵路應(yīng)用等。這些應(yīng)用受益于其可配置性和標(biāo)準(zhǔn)化的嵌入式網(wǎng)絡(luò)。

三、CAN協(xié)議擴(kuò)展

CAN-FD

多年來(lái)，CAN還引入了對(duì)CAN協(xié)議的擴(kuò)展，其中之一就是CAN-FD。CAN-FD（或CAN靈活數(shù)據(jù)速率）于2012年引入，作為CAN協(xié)議的擴(kuò)展。通過(guò)使用雙比特率，此新擴(kuò)展提供了高達(dá)5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸能力，是經(jīng)典CAN協(xié)議支持的初始1 Mbps的五倍。CAN-FD還將消息的位長(zhǎng)從8個(gè)字節(jié)擴(kuò)展到64個(gè)字節(jié)，并包括使用CRC幀中額外的位來(lái)改進(jìn)錯(cuò)誤檢測(cè)的功能，以提高CRC算法的性能，從而更好地保護(hù)數(shù)據(jù)內(nèi)容。

CAN-FD最初是為解決汽車(chē)中的總線(xiàn)限制而創(chuàng)建的，但很快也被包括工業(yè)在內(nèi)的其他行業(yè)所采用。該協(xié)議允許更大的有效負(fù)載，這在操作機(jī)器中是一個(gè)主要好處，因?yàn)樗梢詼p少開(kāi)銷(xiāo)并允許總線(xiàn)更高效地運(yùn)行。

四、CAN總線(xiàn)應(yīng)用

英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師表示，最初引入CAN時(shí)，它最初是設(shè)計(jì)用于車(chē)輛的，但是由于其各種優(yōu)勢(shì)（包括靈活性），已逐漸被廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用中。

對(duì)于包括乘用車(chē)，卡車(chē)，輪船和航天器在內(nèi)的車(chē)輛，CAN出于多種原因是首選協(xié)議。首先，使用雙絞線(xiàn)系統(tǒng)，CAN只需最少的接線(xiàn)即可工作。這大大減輕了車(chē)輛的整體重量。此外，CAN使用仲裁方法，該方法允許設(shè)備對(duì)消息進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，以實(shí)現(xiàn)安全有效的通信。如果多個(gè)設(shè)備試圖同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)，則將發(fā)送優(yōu)先級(jí)最高的消息，而其他設(shè)備將進(jìn)入“監(jiān)聽(tīng)”模式。這對(duì)于包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向或制動(dòng)控制器在內(nèi)的應(yīng)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(dòng)化以及醫(yī)療，采礦和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。這些行業(yè)的設(shè)備通常受益于CAN的故障和電磁噪聲容限，以及在保持錯(cuò)誤檢查機(jī)制的情況下能夠在更長(zhǎng)距離上運(yùn)行的能力。例如，諸如病房之類(lèi)的許多應(yīng)用程序在許多設(shè)備（包括照相機(jī)和X射線(xiàn)機(jī)）中使用CAN。由于這些原因，甚至包括電梯在內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用也經(jīng)常使用CAN。

以上就是英銳恩單片機(jī)開(kāi)發(fā)工程師分享的CAN協(xié)議的歷史與應(yīng)用場(chǎng)景。英銳恩專(zhuān)注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)、運(yùn)放芯片和模擬開(kāi)關(guān)。