什么是CAN總線
時間：2023-09-08 來源：華清遠見
控制器局域網絡Can（controller area network）是用于無主機情況下，多個設備通信的總線協議。
協議參考OSI。OSI分成了應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層。Can總線，根據需求，只采用了物理層，數據鏈路層，以及應用層。
物理層：主要功能是為數據端設備提供傳送數據的通路。
Can總線，物理層是由雙絞線實現數據的傳輸，其中一條命名位CAN_H,另外一條是CAN_L。有兩種結構設計。
閉環結構，雙絞線兩端用120Ω電阻相連。這種結構，傳輸速度在125kbps-1Mbps之間。優點是傳輸速度快，缺點是通信距離短，最遠，只能實現40m的準確傳輸。
開環結構，雙絞線不連接，兩條線的一端都并聯一個2.2KΩ的電阻。開環結構，傳輸速度在125kbps以下。但是，傳輸距離較遠，可以達到1km。
無論哪種結構，通信設備只需要用兩條線路對應連接到CAN_H和CAN_L線上。
Can總線網絡拓撲圖
此外，物理層還規定，數據以差模信號傳輸，在閉環結構中，小于0.05v的差值，表示隱形位（1），差值大于1.5v，表示顯性位（0）；開環結構中，差值大于-0.3v，表示隱形位（1），差值大于（0.3v），表示顯性位（0）。
can控制器或者芯片，多數采用ttl信號。因此每個can節點內部結構中，can控制器都是通過收發器來連接到總線上的。收發器，實現ttl信號和差模信號的轉換。
數據鏈路層：主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。
Can總線協議為了做到可靠傳遞，把數據鏈路層分位兩層，邏輯鏈路控制子層（LLC）和媒體訪問控制層（MAC）層。
MAC子層是實現CAN協議的核心，它的功能主要是規定傳送規則。參總線協議，對幀結構、執行仲裁、錯誤檢測、出錯標定和故障界定都做了規定。
例如，CAN總線規定了數據幀、遙控幀、錯誤幀、過載幀、幀間隔等不同類型的幀。其中，數據幀又分為標準幀和擴展幀。CAN總線協議規定數據幀的結構為：幀起始，仲裁段、控制段、數據段、CRC段、ACK段、幀結束，且對各段，都做了規定。
Can總線實現的執行仲裁，采用了線與原理，結合仲裁段來完成。
這些規定，目的都是通過簡單的雙絞線，達到可靠的信息傳遞。不過，這樣的信息傳遞，是廣播性質的。如果，所有數據都接收，無疑會給cpu帶來巨大的負荷。所以，還需要對數據進行處理，也就是LLC層的目的。
LLC子層的功能主要是報文濾波、超載通知和恢復管理。
Can控制器中，通過報文濾波器，篩選出Can總線傳輸，符號要求的信息，供微處理器使用。
物理層和數據鏈路層的功能可由CAN接口器件來完成。
應用層，由微處理器完成。根據使用場景的不同，在Can的基礎上，還有CanOpen，DeviceNet等升級協議,使用了Can總線的物理層和數據鏈路層，只是對應用層加以修改。
CAN總線協議，是一個發展的總線協議，我們可以對其進行優化，例如現在的CANFD，對數據幀的數據段做修改，CAN總線的傳輸速度可以達到5Mbps。
綜上所述，要理解什么是Can，要從協議和物理層次學習了解。
