CAN-bus總線原理是什么？

CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。是應(yīng)用在現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通訊系統(tǒng)，是一種開放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)。 CAN協(xié)議建立在ISO/OSI模型之上，其模型結(jié)構(gòu)有三層。協(xié)議分為Can2.0A, CAN2.0B,CANopen幾種。

隨著CAN-BUS的不斷完善和發(fā)展，作為一種技術(shù)先進(jìn)、可靠性高、功能完善、成本合理的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)通訊控制方式，CAN-BUS 不再僅僅局限于汽車電子領(lǐng)域，還被廣泛應(yīng)用到其它各個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。在歐洲、美洲，亞洲CAN-bus總線技術(shù)在工程機(jī)械領(lǐng)域都已經(jīng)普遍應(yīng)用，國(guó)際上一些著名的工程機(jī)械大公司如CAT、VOLVO、利勃海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN-bus總線技術(shù)，大大提高了整機(jī)的可靠性、可檢測(cè)和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。在國(guó)內(nèi)，CAN-bus總線控制系統(tǒng)也開始在汽車的控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，在工程機(jī)械行業(yè)(如自動(dòng)控制、智能大廈、電力系統(tǒng)、安防監(jiān)控等領(lǐng)域)中也正在逐步推廣應(yīng)用。

目前在車輛上應(yīng)用的信息傳遞形式有兩種。第一種是每項(xiàng)信息都通過(guò)各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換。比如兩個(gè)控制單元間有5種信息需要傳遞，那么則需要5根獨(dú)立的數(shù)據(jù)線。也就是說(shuō)信息的種類越多，數(shù)據(jù)線的數(shù)量和控制單元的針腳數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加。這些復(fù)雜繁多的線束無(wú)疑會(huì)增加車身重量，也為整車的布線帶來(lái)一定困難。

第二種方式是控制單元之間的所有信息都通過(guò)兩根數(shù)據(jù)線進(jìn)行交換，這種數(shù)據(jù)線也叫CAN數(shù)據(jù)總線。通過(guò)該種方式，所有的信息，不管信息容量的大小，都可以通過(guò)這兩條數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳遞，這種方式充分的提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。我們常見的電腦鍵盤有104個(gè)按鍵，卻可以發(fā)出數(shù)百種不同的指令，但鍵盤與電腦主機(jī)之間的數(shù)據(jù)連接線只有7根，鍵盤正是依靠這7根數(shù)據(jù)連接線上不同的編碼信號(hào)來(lái)傳遞信息的。CAN數(shù)據(jù)總線的原理也正是如此。這種一線一用的專線制改為一線多用制，可以大大減少汽車上電線的數(shù)量，同時(shí)也簡(jiǎn)化了整車的布線。

一、CAN總線原理-簡(jiǎn)介

CAN(ControllerAreaNetwork)，即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，一般稱為CANbus，CAN總線。是由德國(guó)BOSCH(博世)公司開發(fā)的，現(xiàn)已變成ISO世界標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議，是現(xiàn)在在世界上使用最廣泛的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

二、CAN總線原理-報(bào)文

CAN總線以報(bào)文的方法發(fā)送數(shù)據(jù)，每組報(bào)文的前十一位為標(biāo)識(shí)符(在同一個(gè)體系中，標(biāo)識(shí)符是僅有的)，不包括詳細(xì)發(fā)送數(shù)據(jù)，是對(duì)報(bào)文優(yōu)先級(jí)的界說(shuō)，我們將報(bào)文的這種格局稱為面向內(nèi)容的編址計(jì)劃。

三、CAN總線原理-幀構(gòu)造

幀能夠分為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和過(guò)載幀四種類型。CAN總線上傳輸?shù)拇蠖鄶?shù)都是數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀承擔(dān)著數(shù)據(jù)從發(fā)送器到接納器的責(zé)任;遠(yuǎn)程幀是由總線單元發(fā)出的，擔(dān)任請(qǐng)求發(fā)送一樣的數(shù)據(jù)幀;錯(cuò)誤幀可由任何單元在檢查到總線錯(cuò)誤的時(shí)候發(fā)出來(lái)的;過(guò)載幀用于在兩數(shù)據(jù)幀或長(zhǎng)途幀中供給延時(shí)。

四、CAN總線原理

CAN總線以播送的方法從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的CPU把即將發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片，并使其進(jìn)入準(zhǔn)備階段;一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文階段，該CAN芯片把將發(fā)送的數(shù)據(jù)構(gòu)成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。此刻，網(wǎng)絡(luò)中別的的節(jié)點(diǎn)都處于接受階段，所有的節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接受，經(jīng)過(guò)檢查來(lái)判別該報(bào)文是不是是發(fā)給自己的。

因?yàn)镃AN總線是面向內(nèi)容的編址計(jì)劃，因此簡(jiǎn)單構(gòu)建控制體系對(duì)其靈敏地進(jìn)行裝備，使其能夠在不修正軟硬件的情況下向CAN總線中添加新節(jié)點(diǎn)。通過(guò)遍布車身的傳感器，汽車的各種行駛數(shù)據(jù)會(huì)被發(fā)送到“總線”上，這些數(shù)據(jù)不會(huì)指定唯一的接收者，凡是需要這些數(shù)據(jù)的接收端都可以從“總線”上讀取需要的信息。Can總線的傳輸數(shù)據(jù)非常快，可以達(dá)到每秒傳輸32bytes有效數(shù)據(jù)，這樣可以有效保證數(shù)據(jù)的實(shí)效性和準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)的轎車在機(jī)艙和車身內(nèi)需要埋設(shè)大量線束以傳遞傳感器采集的信號(hào)，而Can-Bus總線技術(shù)的應(yīng)用可以大量減少車體內(nèi)線束的數(shù)量，綜合了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、安全氣囊、組合儀表、ABS和舒適電腦診斷系統(tǒng)。通過(guò)控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，使汽車的各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作，信息共享，保證車輛行駛更安全、舒適和可靠。