在之前的文章中，小編介紹了幾種常見的短距離無線通信傳輸技術和低功耗廣域網絡（LPWAN），后面的幾期文章將分享常見的有線傳輸方式，如CAN總線、串口通信、USB通信等。

有線傳輸方式

第一期：CAN總線

什么是CAN？

CAN是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協議。在汽車車載產業中，出于對車載安全性、舒適性、方便性、低功耗、低成本等等的要求，各種各樣的電子控制系統被開發了出來。由于這些電子控制系統之間通信所用到的數據類型、對可靠性的要求都不盡相同，而且由多條總線構成的情況也非常多，線束的數量也隨著構成情況而增加。

為適應“適當減少線束的數量”、“通過多個LAN，進行對大量數據間的高速數據通信”的需求，1986年德國電氣商博世公司開發出了面向汽車行業的CAN通信協議。此協議推出之后，CAN通過ISO11898及ISO11519進行了標準化，成為了歐洲已在汽車行業網絡控制系統內的標準協議。

CAN總線的數據格式

CAN-bus通信幀共分為數據幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔。

數據幀：結構上由7個段組成，其中根據仲裁段ID碼長度的不同，分為標準幀（CAN2.0A）和擴展幀（CAN2.0B）。標準幀為11位，擴展幀為29位。這也是我們在使用中接觸最多的格式。

遠程幀：與數據幀相比沒有數據段，結構上由7個段組成。當你需要總線上的一個節點向你發送數據，使用次節點的ID，發送一幀遠程幀。遠程幀最大的好處就是只需要一幀的時間就能完成一次雙向交互。

錯誤幀：雖然CAN總線是可靠性很高的總線，但是依然會出錯：CAN總線上會出現5種錯誤。

過載幀：當某個節點沒有做好接收下幀數據將發送過載幀通知節點。

幀間隔：只存在于數據幀與遠程幀之間，用于幀之間的分離。

CAN總線的通信特點

CAN總線是德國BOSCH從80年代初為了解決現代汽車中眾多控制、測試系統之間的數據交換，從而開發出來的一種串行數據通信協議，它是可以用雙絞線、同軸電纜或光導纖維來作為通信介質的一種多主總線。通信速率最高可達1Mbps。

(1)可在各節點之間實現自由通信：CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，取而代之的是對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點是，在理論上，CAN構成的網絡節點個數是不受限制的。數據塊的標識符可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義2或2個以上不同的數據塊，這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統中非常有用。

(2)結構簡單：只有2根線與外部相連，并且內部集成了錯誤探測和管理模塊。

(3)數據糾錯：采用雙線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環境中工作，每幀數據都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數據傳輸的高可靠性，適于在高干擾環境下使用。

(4)完成對通信數據的成幀處理：CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可以完成對通信數據的成幀處理，包括數據位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等等。

CAN 的高性能和可靠性的特點現已被了解認同，并且被廣泛地應用在工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備自動化等行業。CAN總線儼然是當今自動化領域技術發展的大熱之一，被譽為自動化領域的計算機局域網。它的出現為分布式控制系統實現各節點之間的實時、可靠的數據通信提供了強大有力的技術支持。

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　　審核編輯：湯梓紅