CAN总线特点介绍

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CAN总线作为一种工业界的流行总线广泛应于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等各个行业中，它是是一种多主机局域网，所以这样一种总线的潜力是很巨大的，接下来将写几篇入门的小文章，来介绍一下CAN的学习和开发方法，主要是协同我们的开发板，其实入门还是很简单的，通过这几篇文章假使你能建立起一个初步的概念，能够自己搭起自己的一个节点（包括硬件和软件），那就说明你学会了CAN的基本开发技术，实际的工业现场CAN的开发不是那么简单，包括好多要考虑的因素如隔离、可靠性等，但是我们作为初学者建立起基本的概念还是很重要的，基础一旦打好，等到了实际工作中，就会如鱼得水，所以希望刚要或是想开发CAN的朋友们能够喜欢这一系列小文章，假使某一篇甚至是某一句话能够给你带来启迪，那将是我最最高兴的，希望大家踊跃评论或是参与探讨，给我一下写下去的信心，呵呵，可以参与我们的群。

下面正题正式开始喽！第一篇，当然要介绍一下什么是“能〞总线（CAN总线）呵呵

CAN总线的特点

CAN(ControllerAreaNetwork)总线，也称控制器局部网，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布控制或实时控制的串行通信网络。由于采用了大量新技术及独特的设计，CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点如下：

CAN为多主工作方式，网络上任何一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不分主从。

在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134us内得到传输。

CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动地退出发送，而优先级高的节点可以不受影响的继续传输数据，从而大大节省了总线冲突的仲裁时间。特别是网络负载很重的状况下，也

不会出现网络瘫痪状况(以太网则可能)。

CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。

CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。

CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。在标准帧的报文标识符有11位，而在扩展帧的报文标识符(29位)个数几乎不受限制。

报文采用短帧格式，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低。

CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。CAN的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。

CAN节点在错误帧的状况下具有自动关闭输出功能，而总线上其它节点的操作不受影响。

CAN总线具有较高的性能价格比。它结构简单，器件简单购置，每个节点的价格较低，而且开发技术简单把握，能充分利用现有的单片机开发工具。

CAN协议也是建立在国际标准组织的开放系统互联模型基础上的。不过，由于CAN的数据结构简单，又是范围较小的局域网，其模型结构只取OSI底层的物理层、数据链路层和应用层3层，不需要其他中间层，应用层数据直接取自数据链路层或直接向数据链路层写数据。结构层次少，利于系统中实时控制信号的传送。

CAN总线的位数值表示

CAN总线上采用“显性〞(Dominant)和“隐性〞(Recessive)两个互补的规律值表示“0〞和“1〞。当总线上出现同时发送显性和隐性位时，其结果是总线数值为显性(即“0〞与“1〞的结果为“0〞)。如下图所示，VCAN-H和VCAN-L为CAN总线收发器和总线间的两接口引脚，信号是以两线间的“差分〞电压形式出现。在隐性状态，VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在总线空闲或隐性期间，发送隐性位。显性位以大于最小阀值的差分电压表示。CAN总线与RS485的比较

上一节介绍了一下CAN总线的基本知识，那么有人会问，现在的总线格式好多，CAN相对于其他的总线有什么特点啊？这个问题问的好，所以我想与其它总线做一下比较，首先呢，就比较一下大家耳熟能详的485总线，其实485总线只是一种电平标准，并不是什么新的协议，与232差不多，当然这么说不是很恰当，但是有助于大家理解。

下面开始比较了：

CAN(ControllerAreaNetwork)属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制

的串行通信网络。较之目前RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性：

1）CAN控制器工作于多主方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权(取决于报文标识符)采用无损结构的逐位仲裁方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可使不同的节点同时接收到一致的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且简单构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的方式进行，系统的实时性、可靠性较差。

2）CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现象在RS-485网络中，当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线浮现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的状况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现象在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁〞状态。3）CAN具有完善的通信协议，可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了系统的开发难度，缩短了开发周期，这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比较的。

特性RS-485CAN-bus单点成本低廉稍高系统成本高较低总线利用率低高网络特性单主网络