CAN入门书1

一、CAN是什么？

CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO*1 国际标准化的串行通信协议。

在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个 LAN，进行大量数据的高速通信”的需要， 1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 CAN 通信协议。此后， CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。

现在， CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

总线括扑图

CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平，二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。

二、CAN的特点

1. 多主控制
   在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。
   最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA 方式*1）。
   多个单元同时开始发送时，发送高优先级 ID 消息的单元可获得发送权。
2. 消息的发送
   在 CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。
   并没有地址的概念，就是通过ID确定发送优先级罢了。当两个以上的单元同时发送消息，ID优先级低的则马上停止发送并进入接收状态。
3. 系统的柔软性
   与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
4. 通信速度
   根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。
   在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。
   理解为连接在同一条CAN总线上就属于同一个网络，一条CAN就是一个网络，在一个网络中又没有SCL时钟信号，所以为了发送信息，需要定义一个通信速率以至于连接在该CAN的单元能正常通信。
5. 远程数据请求
   通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。
6. 错误检测功能·错误通知功能·错误恢复功能
   所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。
   发送单元：一般都是检测当前自己发送的信号与总线上的信号是否一致，不一致则表明出现错误（即位错误：假如发送方A正发送一个隐性信号，但是在这一时刻，发送方B发送了一个显性信号，总线就会显示为显性信号，那此时发送方A就会检测到当前自己发送的信号跟总线上的信号不一致，出错了）
   接收单元：出错的就多了，CRC错误、格式错误、补充错误等等。
   检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。
   正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。
7. 故障封闭
   CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
   当单元的错误计数累计到了一定阀值之后，它就会自动关闭收发器与CAN断开。当过一段时间计数器减少到一定值后，其又可以重新连接。
8. 连接
   CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。
   例如：
   CAN的ID仲裁，当连接单元多了，仲裁就更加复杂了。
   或者单元多了，电压方面的问题。

三、错误

错误的种类

单元始终处于 3 种状态之一。

主动错误状态

主动错误状态是可以正常参加总线通信的状态。
处于主动错误状态的单元检测出错误时，输出主动错误标志。

根据错误计数值来定，错误数值（0~