什么是CAN，所謂CANController Area Network的縮寫，

即CAN總線（Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)），是一種最初為汽車電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的串行通信協(xié)議，是目前工業(yè)領(lǐng)域、新能源領(lǐng)域、醫(yī)療設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域中實(shí)時(shí)分布式控制的核心技術(shù)；

整車的部件很多，如何通過VCU（整車控制器）來控制所有的零部件，并對零部件進(jìn)行診斷，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)可以第一時(shí)間被告知，并下發(fā)指令進(jìn)行反饋；

大概的邏輯就是找到一條路徑，讓所有的模塊都可以交互信息；

CAN總線的高可靠性和實(shí)時(shí)性，主要原因?yàn)槠涮厥獾男盘?hào)傳播機(jī)制，各零部件之間或線上的節(jié)點(diǎn)之間的地位基本一致，沒有主負(fù)之分，通過全網(wǎng)廣播的形式進(jìn)行接收和收發(fā)。

簡單理解為，每一個(gè)部件都有特定的通訊協(xié)議，各個(gè)零部件都能聽到所有信息，但是只接收自己特定的那部分。

1. 非破壞性仲裁與優(yōu)先級(jí)：這是CAN總線解決“堵車”問題的核心技術(shù)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送消息時(shí)，不會(huì)像某些網(wǎng)絡(luò)那樣導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。它們會(huì)通過標(biāo)識(shí)符（Identifier） 進(jìn)行“仲裁”。標(biāo)識(shí)符數(shù)值越小，代表優(yōu)先級(jí)越高。仲裁期間，節(jié)點(diǎn)在發(fā)送標(biāo)識(shí)符的同時(shí)也會(huì)監(jiān)聽總線電平。如果它發(fā)送的是隱性位（邏輯1），但檢測到的是顯性位（邏輯0），它就明白有更高優(yōu)先級(jí)的消息在發(fā)送，于是主動(dòng)退出發(fā)送，稍后重試。整個(gè)過程優(yōu)先級(jí)高的消息傳輸毫無延遲，保證了關(guān)鍵指令的實(shí)時(shí)性。

2. 報(bào)文濾波：每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以設(shè)置報(bào)文濾波，只接收標(biāo)識(shí)符符合預(yù)定規(guī)則的消息，CPU無需處理不相關(guān)數(shù)據(jù)，大大減輕了負(fù)擔(dān)。

3. 可靠的錯(cuò)誤處理：CAN總線具備一整套強(qiáng)大的錯(cuò)誤檢測與處理機(jī)制，包括CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)等多種錯(cuò)誤檢測方法。當(dāng)傳輸錯(cuò)誤被檢測到時(shí)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)重發(fā)。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤過于嚴(yán)重時(shí)，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉輸出，與總線隔離，避免其影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

一個(gè)典型的CAN總線系統(tǒng)包含以下硬件：

• CAN控制器：通常集成在節(jié)點(diǎn)微處理器內(nèi)部，負(fù)責(zé)處理通信協(xié)議，如數(shù)據(jù)幀的打包、解析、錯(cuò)誤處理等。

• CAN收發(fā)器：連接CAN控制器與物理總線，負(fù)責(zé)將控制器傳來的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分電壓信號(hào)在總線上傳輸，反之亦然。

• 數(shù)據(jù)傳輸線：通常使用雙絞線，包括CAN_H（高電平線）和CAN_L（低電平線）。采用差分信號(hào)傳輸，能有效抑制共模干擾。

• 終端電阻：在總線兩端各接一個(gè)（通常為120Ω），用于匹配阻抗，消除信號(hào)反射。

• 如下所示，一般的終端電阻值：

  

按ISO11898-2的標(biāo)準(zhǔn)要求：

需要在總線的首尾兩端各連接終端電阻，在總線的首尾兩端各連接一個(gè)120Ω的終端電阻；

02

終端電阻作用

CAN 總線差分傳輸?shù)碾p絞線，信號(hào)在總線上以電的形式傳導(dǎo)，總線的傳輸線是一個(gè)特性阻抗，如傳輸線的末端（終端）阻抗與傳輸線特性阻抗不匹配，信號(hào)能量就不能被完全吸收，一部分能量就會(huì)反射回來。這種反射回來的信號(hào)會(huì)與后續(xù)發(fā)送的新信號(hào)疊加，導(dǎo)致波形嚴(yán)重失真

電阻參數(shù)

CAN總線終端電阻設(shè)定為120Ω的核心原因?yàn)?/span>阻抗匹配。特征阻抗是描述傳輸介質(zhì)傳播特性的關(guān)鍵參數(shù)。大白話描述為雙絞線對CAN信號(hào)的傳遞能力。特征阻抗（Z?）表示為雙絞線上任意一點(diǎn)上的電壓與電流之比（Z?=V/I）。數(shù)學(xué)表達(dá)式上由單位長度分布電感（L）分布電容（C）決定：

雙絞線參數(shù)

L ≈ 0.5–0.8 H/m（導(dǎo)線自感+互感）

C ≈ 30–50 pF/m（線間分布電容）

（具體L、C計(jì)算公式暫不展開）

阻抗計(jì)算結(jié)果

這是總線特征阻抗120Ω的理論計(jì)算來源。

需要說明的是，在上圖中多個(gè)單元節(jié)點(diǎn)中，其中端部2個(gè)節(jié)點(diǎn)（ECU1、4）需要添加終端電阻，中間節(jié)點(diǎn)（ECU2、3）不需要添加；

否則就會(huì)導(dǎo)致多個(gè)電阻并聯(lián)后電阻變小的情況。導(dǎo)致信號(hào)的不穩(wěn)定；

具體的增加后的效果如下：

當(dāng)增加一個(gè)120Ω的終端電阻時(shí)，信號(hào)是這樣的：

當(dāng)再在另一端增加一個(gè)120Ω的終端電阻時(shí)，信號(hào)是這樣的：

從圖上看出，效果明顯。

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