CAN總線連接示意圖，CAN信號傳輸

CAN總線定義：

CAN（Control Area Network）屬于現場總線的范疇，是一種高性能、高可靠性、易于開發和低成本的串行總線。

CAN是由德國Bosch公司在1986年為汽車監測和控制而設計的。由于其高性能、高可靠性、實時性等優點，隨后也廣泛用于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等多種領域，其在每個領域的廣泛使用促進了標準化的進程。

1991年9月PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發布了CAN技術規范V2.0，該技術規范包括A和B兩部分。2.0A曾在CAN技術規范1.2中定義的CAN報文格式，提供11位地址；而2.0B給出了標準和擴展的兩種報文格式，提供29位地址。此后ISO在1993年11月也正式發布了CAN的國際標準ISO11898。其中ISO11898-1定義了CAN數據鏈路層；ISO11898-2定義了非容錯CAN物理層；ISO11898-3定義了11898-3的容錯物理層。CAN總線協議只定義了物理層和數據鏈路層，要將CAN總線應用于實際的工程項目和產品開發中必須制定上層應用協議。目前汽車上應用的協議有：ISO15675（傳輸層協議）、ISO14229（應用層協議）等。

CAN總線的特點

1、多主控制方式。在總線空閑時，所有單元都可往總線上發送消息（多主控制）。最先訪問總線的單元可獲得發送權（采用CSMA/CA方式）。當多個單元同時發送時，CANID小的節點獲得發送權。

2、非破壞性總線仲裁技術。當總線發生沖突時，高優先級報文可以不受影響的進行傳輸，保證高優先級的實時性要求；而低優先級的報文退出傳輸。

3、高可靠性。每幀都有位填充，CRC校驗等多種錯誤檢測，保證了極低的錯誤率；發送期間丟失仲裁或者由于錯誤而破壞了的數據幀可自動重發（這一點由CAN控制器自己重發，無需人為重新裝載發送數據）。

4、自動關閉總線。CAN控制器可以檢測和判斷總線上的錯誤類型，是短暫的數據錯誤（如外部噪聲），還是持續數據錯誤（如單元內部故障、驅動器故障、短路故障等）。當錯誤為持續性故障時，CAN控制器可自動關閉，脫離總線，以免影響總線上的其他節點正常通信。

CAN總線拓撲圖

CAN控制器根據兩根線上的電位差來判斷總線電平。總線電平分為顯性和隱性電平，二者必居其一。發送方通過使總線電平變化，將消息發送給接收方。下圖1是一個CAN總線連接示意圖。

下圖1由兩個CAN網絡組成，其中一個網絡通信速率為500K，另外一個為125K。每個CAN網絡由CANH和CANL兩根線組成，各個節點（ABS、SAS、ETM、ECM）分別連接在CANH和CAHL上。在每個CAN網絡的頭尾分別連接了兩個終端電阻，終端電阻的大小為120歐姆。

下圖1左邊陰影部分是某個節點的內部電路模塊，包含CPU、CAN控制器（CAN Controller，一般單片機都集成了CAN控制器模塊）以及CAN收發器（CAN transceiver）。其中CPU負責將需要發送的數據傳遞給CAN控制器，以及接收從CAN控制器中解析的數據；CAN控制器將Rx腳的二進制的0/1轉換為具體的報文，然后將報文傳遞給CPU，以及將CPU需要發送的報文轉換為二進制0/1，然后通過Tx腳傳遞給CAN收發器。CAN控制器的主要功能是電平轉換，將CANH和CANL上的電平轉換為Rx腳上的0/1，將Tx腳上的0/1在CANH和CANL進行轉換。

圖1

信號電平

高速CAN，定義當CANH 和 CANL 電壓相同（CANH = CANL = 2.5V）時為邏輯“1”，CANH和CANL 電壓相差 2V（CANH = 3.5V， CANL = 1.5V）時為邏輯“0”。高速CAN收發器在共模電壓范圍內（-12V ~ 12V），將CANH和CANL電壓相差大于 0.9V 解釋為顯性狀態（Dominant），而將CANH和CANL電壓相差小于 0.5V 解釋為為隱性狀態（Recessive）。

CAN總線采用不歸零碼位填充技術，也就是說CAN總線上的信號有兩種不同的信號狀態，分別是顯性的（Dominant）邏輯0和隱形的（recessive）邏輯1，信號每一次傳輸完后不需要返回到邏輯0（顯性）的電平。

CAN信號傳輸