can总线通信原理(can总线结构与通信原理)

总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议由德国的Robert Bosch公司开发，用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。CAN总线可以应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领域。一、CAN总线的特点：1、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；2、采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；3、具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上，形成多主机局部网络；4、可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；5、可靠的错误处理和检错机制；6、发送的信息遭到破坏后，可自动重发；7、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能；8、报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。二、CAN总线的应用CAN总线在组网和通信功能上的优点以及其高性价比据定了它在许多领域有广阔的应用前景和发展潜力。这些应用有些共同之处：CAN实际就是在现场起一个总线拓扑的计算机局域网的作用。不管在什么场合，它负担的是任一节点之间的实时通信，但是它具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优势。CAN总线最初是为汽车的电子控制系统而设计的，目前在欧洲生产的汽车中CAN的应用已非常普遍，不仅如此，这项技术已推广到火车、轮船等交通工具中。1、汽车制造中的应用应用CAN总线，可以减少车身布线，进一步节省了成本，由于采用总线技术，模块之间的信号传递仅需要两条信号线。布线局部化，车上除掉总线外其他所有横贯车身的线都不再需要了，节省了布线成本。CAN总线系统数据稳定可靠，CAN总线具有线间干扰小、抗干扰能力强的特点。CAN总线专为汽车量身定做，充分考虑到了汽车上恶劣工作环境，比如点火线圈点火时产生的强大的反充电压，电涡流缓冲器切断时产生的浪涌电流及汽车发动机仓100℃左右的高温。2、大型仪器设备中的应用大型仪器设备是一种参照一定步骤对多种信息采集、处理、控制、输出等操作的复杂系统。过去这类仪器设备的电子系统往往是在结构和成本方面占据相当大的部分，而且可靠性不高。采用CAN总线技术后，在这方面有了明显改观。3、工业控制中的应用随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的工业控制领域正经历着一场前所未有的变革,而工业控制的网络化,更拓展了工业控制领域的发展空间,带来新的发展机遇。在广泛的工业领域，CAN总线可作为现场设备级的通信总线，而且与其他的总线相比，具有很高的可靠性和性能价格比。这将是CAN技术开发应用的一个主要的方向。

一、CAN总线的特点： 1、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点；2、采用双线串行通信方式，检错能力强，可在高噪声干扰环境中工作；3、具有优先权和仲裁功能，多个控制模块通过CAN 控制器挂到CAN-bus 上，形成多主机局部网络；4、可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；5、可靠的错误处理和检错机制；6、发送的信息遭到破坏后，可自动重发；7、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能； 8、报文不包含源地址或目标地址，仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

CAN总线的含义是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是ISO国际标准化的串行通信协议。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之间交换信息，形成汽车电子控制网络。CAN通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式，CAN层的定义与开放系统互连模型一致。每一层与另一设备上的相同的那一层通讯，实际的通讯发生在每一设备上相邻的两层，而设备只通过模型物理层的物理介质互连。一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。常见的CAN线的频率有250Kbs/500Kbs/1000Kbs，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。扩展资料CAN最初出现在80年代末的汽车工业中，由德国Bosch公司最先提出。当时由于消费者对于汽车功能的要求越来越多，而这些功能的实现大多数基于电子操作的，这就使得电子装置之间的通讯越来越复杂，同时意味着需要更多的连接信号线。提出CAN总线的最初动机就是为了解决现代汽车中庞大的电子控制装置之间的通讯，减少不断增加的信号线。于是，他们设计了一个单一的网络总线，所有的外围器件可以被挂接在该总线上。1993年，CAN 已成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519(低速应用)。参考资料来源；百度百科--CAN总线
CAN总线简介： CAN的英文全称是：Controller AreaNetwork，意思是区域网络控制器，最早是用于智能化住宅小区的信息传输，总线则源自计算机，因为其功能和计算机中的“BUS”类似。CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps，距离可达10km。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。因此，CAN协议对于许多领域的分布式测控很有吸引力。 随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上电子控制单元越来越多，汽车总线已经成为汽车电气的一个必然的趋势。使用汽车总线不但可以简化线束，更主要的是可以增加各种智能化的功能。如故障检测和语音报警等
一、 CAN总线简介： CAN的英文全称是：Controller AreaNetwork，意思是区域网络控制器，最早是用于智能化住宅小区的信息传输，总线则源自计算机，因为其功能和计算机中的“BUS”类似。CAN总线是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达1Mbps，距离可达10km。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于CAN总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境，并具有较远的传输距离。因此，CAN协议对于许多领域的分布式测控很有吸引力。随着集成电路和单片机在汽车上的广泛应用，汽车上电子控制单元越来越多，汽车总线已经成为汽车电气的一个必然的趋势。使用汽车总线不但可以简化线束，更主要的是可以增加各种智能化的功能。如故障检测和语音报警等二、CAN总线的结构CAN总线由导线、控制器、收发器和终端电阻组成。若采用两根普通铜导线绞在一起的双绞线，其截面积约为0.35mm2，最新的动力总线截面积可达0.7mm2。控制器对收到和发送的信号进行翻译。收发器负责接收和发送网络上共享的信息。整个系统有两个终端电阻，分别装在系统的两个控制单元内，其作用是阻止CAN总线信号产生变化电压的反射。当终端电阻出现故障时，因为线路的反射影响，控制单元的信号无效。三、CAN总线的数据传输原理CAN总线系统中传输的数据为二进制的数字信息，每条信息的格式都是相同的，由开始域、状态域、空位、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域8部分组成。当某个控制单元发出一条信息后，CAN总线会将其传输给网络上的各个控制单元，而这些控制单元会有选择地接收。实际上网络上所有控制单元都在不断往 CAN总线上发送各种各样的信息，这就需要通过状态域的数值来区分优先权的大小，优先权大的先发送，以便重要信息能够及时地接收使用。同一控制单元发出的信息其状态域的数值即优先权也不完全相同，保证重要信息尽快接收；同一控制单元发出的信息其发送的频率也不完全相同，重要的信息发送频率高。
CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发了的，并最终成为国际标准（ISO118?8）。是国际上应用最广泛的现场总线之一。 在北美和西欧，CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线，并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。近年来，其所具有的高可靠性和良好的错误检测能力受到重视，被广泛应用于汽车计算机控制系统和环境温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。
CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO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。

CAN总线通讯的可靠性依托于硬件结构的高抗干扰能力和通讯协议中的仲裁机制及重发机制。单总线结构和使用屏蔽双绞线传送平衡差分信号，使得CAN总线具有较强的抗共模干扰能力；另外，CAN总线的仲裁机制和重发机制也进一步提高了通讯可靠性，仲裁机制确保了高优先级信息优先传送，而低优先级信息则可以在总线空闲时自动重新发送，这样可确保信息不丢失。can总线原理以广播的形式发送报文，当CAN总线上的某个节点需要给其他节点发送消息时，会以广播的形式发送给总线上所有的节点，因为总线上的节点不适用地址来进行配置CAN系统，而是根据报文的开头的11位标识符决定是否要接受其他节点发来的报文。当一个节点需要发送数据到另一个节点时，自身节点的处理器需要将要发送的数据和自己的标识符传给自身的总线控制接口，处于准备状态；当获取到总线的使用权后，将数据和标识符组装成报文，将报文以一定格式发出，此时其他的节点处于接收状态。

感谢题主的邀请，我来说下我的看法：笔者也在百度里看过很多这方面的问题，但结果都是答非所问，说了一大堆CAN总线的百科，并没有说CAN总线的传输原理，下面，我就依照我的知识解答下这个问题：CAN总线是一种主要应用在汽车通讯或者是工业生产控制的通讯总线，总之，它是要传达信息的。不过，不管是工业生产环境里还是汽车中，这些地域的情况都很糟糕，对于信息传输的影响很大，偶尔还会对其进行干扰，因此，CAN总线想要正常工作的话，就要有强悍的抗干扰能力，这得益于它的结构和数据传输原理：因为CAN总线节点之间是通过屏蔽双绞线互相连接的，也就是缠绕在一起的两根屏蔽数据线，而且，这两根线分别连接不同的CAN接口，一个电压高叫CAN高，另一个电压低叫CAN低，分别连接它们的这两根双绞线在传输信息的时候，它们之间的电压会有一个差值，高电压会推着低电压前进，这个就是差分电压信号，这也就是CAN总线的数据传输原理。由于是电压差传输信息，所以只要两根线路之间有差值，CAN总线就能正常工作，抗干扰能力自然就强，但是如果外界干扰过大，让CAN总线都无法承受的话，那就换个地方工作吧！如果你还想了解更多有关CAN总线或者CAN分析仪的事情，请前往GCGD官网进行咨询。

CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱动器)F040中内置CAN总线协议控制器，只要外接总线驱动芯片和适当的抗干扰电路就可以很方便地建立一个CAN总线智能测控节点。本设计中采用PHILIP公司的TJA1050T CAN总线驱动器。CAN总线通信硬件原理图如图3所示。 图中F040 的CAN信号接收引脚RX和发送引脚TX并不直接连接到TJA1050T的RXD和TXD端，而是经由高速光耦6N137进行连接，这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离。为了实现真正意义上完全的电气隔离，光耦部分的VA和VB必须通过DC-DC模块或者是带有多个隔离输出的开关电源模块进行隔离。为防止过流冲击，TJA1050T的CANH和CANL引脚各通过一个5Ω的电阻连接到总线上。并在CANH和CANL脚与地之间并联2个30P的电容， 用于滤除总线上高频干扰。而防雷击管D1和D2可以起到发生瞬变干扰时的保护作用。TJA1050T的8脚连接到F040的一个端口用于模式选择，TJA1050T有两种工作模式用于选择，高速模式和静音模式。TJA1050T正常工作在高速模式，而在静音模式下，TJA1050T