车载网络技术——CAN总线基础

在之前一文，简单介绍了一下具有概括性的车载网络技术的基础知识点，那么在本文，将专注于介绍CAN总线的相关知识。

首先，回忆一下之前提到的现场总线，它是工业环境下的一种应用技术，在工业环境下一定是有特殊要求的，比如要在汽车中这样的环境中使用，对现场总线、车载网络就一定要有要求：1.采用串行总线拓扑；2.节点数目可以动态改变；3.具有良好的抗干扰能力，要有可靠性；4.差错检测和处理；5.满足信息的实时性需求；6.具备故障诊断和处理能力；7.简单成本较低。思考一下我们生活中见到的汽车，其实这些要求是必需的，因为有这些要求，所以有了CAN。

1.CAN协议

CAN是符合国际标准ISO 11898，优点在于：1.采用双线差分信号，对节点数量没有限制，数量可以动态改变；2.其支持广播发送，也意味着原来是点对点，现在是一个点对多个点，信息发到总线上，连在总线上的其他节点便都能接收这个信息；3.其多主站结构也就意味着各节点是平等的；4.拥有优先级，相关性过滤（这些是数据链路层的部分，依赖消息的ID）短帧结构。5.另外，其通信介质选择比较灵活，选择双绞线；6.节点价格比较低，成本就比较低；开发技术比较简便；系统数据一致性好。

说了CAN这么多优点，那么它具体是什么东西呢？CAN是一种协议，类似于互联网的协议，规定的是数据怎样传输，协议定义了数据的传输方式。如下图1所示一个CAN的节点结构，两个矩形代表两个节点，下面两条线代表双绞线，一条是CAN_H，一条是CAN_L，两个节点连在这个总线上。在节点内传感器发送信号，执行器接收信号，传感器发送信号给模块控制器（可以是一个微控制器），模块控制器处理的的信号发给CAN控制器（比如SJA1000），CAN控制器再去控制CAN收发器（比如82C250）。把信息发到总线，当然会进行回读检查信息是否成功发送到总线上，另一个节点如果觉得这个信息有用就会接收。比如图2所示要节点发送一个“0-bit”，电压变化便表现为：两根线原本都是2.5V，CAN_H升高到3.5V，CAN_L降低到1.5V，“0-bit”发送完就会回归到2.5V，如此以来两根线中间便有2V的差