can 总线怎么分：谈一谈伺服控制中的CAN总线技术 CAN到底怎么样

can 总线怎么分：谈一谈伺服控制中的CAN总线技术 CAN到底怎么样CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。当一个站要向其它站发送数据时，该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状 态。CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符

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CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。

一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

CAN总线技术原理

CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。

当CAN总线上的一个节点（站）发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。

每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。

当一个站要向其它站发送数据时，该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片，并处于准备状态；当它收到总线分配时，转为发送报文状 态。

CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。

由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或 软件上进行修改。

当所提供的新站是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。

CAN支持四类信息帧类型

1、数据帧

CAN协议有两种数据帧类型标准2.0A和标准2.0B。两者本质的不同在于ID的长度不同。在2.0A类型中，ID的长度为l l位；在2.0B类型中ID为29位。一个信息震中包括7个主要的域： 帧起始域——标志数据帧的开始，由一个显性位组成。

仲裁域——内容由标示符和远程传输请求位（RTR）组成，RTR用以表明此信息帧是数据帧还是不包含任何数据的远地请求帧。当2.0A的数据帧和2.0B的数据帧必须在同一条总线上传输时，首先判断其优先权，如果ID相同，则非扩展数据帧的优先权高于扩展数据帧。

控制域——r0、r1是保留位，作为扩展位，DLC表示一帧中数据字节的数目。 数据域——包含0～8字节的数据。

校验域——检验位错用的循环冗余校验域，共15位。应答域——包括应答位和应答分隔符。正确接收到有效报文的接收站在应答期间将总线值为显性电平。 帧结束——由七位隐性电平组成。

2、远程帧

远程帧接受数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。

3、错误指示帧

错误指示帧由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。

4、超载帧

超载帧由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧问空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。

5、帧间空隙

帧间空隙位于数据帧和远地帧与前面的信息帧之间，由帧间空隙和总线空闲状态组成。帧间空隙是必要的，在此期间， CAN不进行新的帧发送，为的是CAN控制器在下次信息传递前有时间进行内部处理操作。当总线空闲时CAN控制器方可发送数据。

CAN总线的发展历程

在 1980 年的早些时候，Bosch 公司的工程师就开始论证当时的串行总线用于客车系统的可行性。因为没有一种现成的网络方案能够完全满足汽车工程师们的要求，于是，在 1983 年初，Uwe Kiencke 开始研究一种新的串行总线。

新总线的主要方向是增加新功能、减少电气连接线 ，使其能够用于产品。来自 Mercedes-Benz 的工程师较早制定了总线的状态说明，而 Intel 也准备作为半导体生产的主要厂商。

1986 年 2 月，CAN 诞生了。在底特律的汽车工程协会大会上，由 Bosch 公司研究的新总线系统被称为“汽车串行控制器局域网” 。Uwe Kiencke、 Siegfried Dais 和 Martin Litschel 分别介绍了这种多主网络方案。

此方案基于非破坏性的仲裁机制，能够确保高优先级报文的无延迟传输。并且，不需要在总线上设置主控制器。此外，CAN 之父——上述几位教授和 Bosch 公司的 Wolfgang Borst、Wolfgang Botzenhard、Otto Karl、Helmut Schelling、Jan Unruh 已经实现了数种在 CAN 中的错误检测机制。

该错误检测也包括自动断开故障节点功能，以确保能继续进行剩余节点之间的通讯。传输的报文并非根据报文发送器/接收器的节点地址识别，而是根据报文的内容识别。同时，用于识别报文的标识符也规定了该报文在系统中的优先级。

当关于这种革新的通讯方案的大部分文字内容制定之后，于 1987 年中期，Intel 提前计划 2 个月交付了首枚 CAN 控制器：82526，这是 CAN 方案首次通过硬件实现。仅仅用了四年的时间，设想就变成了现实。

不久之后，Philips 半导体推出了 82C200。这两枚最先的 CAN 控制器在验收滤波和报文控制方面有许多不同。一方面，由Intel主推的FullCAN比由Philips主推的BasicCAN占用较少的CPU载荷；另一方面， FullCAN器件所能接收的报文数目相对受到限制，BasicCAN 控制器仅需较少的硅晶体。

今天的 CAN 控制器中，“孙子”辈们在同一模块中的验收滤波和报文控制方面仍有相当的不同，制造出 BasicCAN 和 FullCAN 两大阵营。

标准化与一致性。

尽管当初研究 CAN 的起点是应用于客车系统，但 CAN 的第一个市场应用却来自于其他领域。特别是在北欧，CAN 早已得到非常普遍的应用。在荷兰，电梯厂商 Kone 使用 CAN 总线。

瑞士工程办公室 Kvaser已建议将 CAN 应用至一些纺织机械厂（Lindauer Dornier 和 Sulzer），并由他们提供机器的通讯协议。这一领域中，在 Lars-Berno Fredriksson 的领导下，公司建立了“CAN 纺织机械用户集团”。

到 1989 年，他们已研究出通讯原理，并于 1990 年早期帮助建立“CAN Kingdom”开发环境。尽管 CAN Kingdom 并不是一种基于 OSI 参考模型的应用层，但它被认为是基于 CAN 的高层协议的原型。

在荷兰，Philips 医疗系统决定使用 CAN 构成 X 光机的内部网络，成为 CAN 的工业用户。大多数 CAN 的先行者使用单片电路的方法，通讯功能、网络管理、应用代码组合在同一个软件之中。即使一些用户有较多的标准模块可供利用，但面对所有的解决方案，他们也一定存在着缺陷。

在 1990 年的早些时候，开始筹划成立一个用户组织，从而将不同的解决方案标准化。