CAN的全稱是Controller Area Network，譯為控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，是一種用于車輛、電力系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備等嵌入式系統(tǒng)的半雙工異步串行通信協(xié)議和物理接口。CAN是一種事件驅(qū)動的通信協(xié)議，采用非主從結(jié)構(gòu)，所有節(jié)點都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要主控節(jié)點。它支持多主機通信，具有優(yōu)先級和沖突解決機制，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。CAN只需要兩根信號線，這兩根信號線通常采用的是雙絞線，且傳輸?shù)氖遣罘中盘?，以差分信號傳輸信息具有抗干擾能力強，有效抑制外部電磁干擾的優(yōu)點。

工作原理

CAN通信的工作原理依賴于CAN接口的核心組件，包括CAN控制器、CAN收發(fā)器和CAN總線。CAN收發(fā)器的作用是將普通信號轉(zhuǎn)化為差分信號，以提高抗干擾能力和輸出可靠性。CAN 總線的工作電壓通常為5V或3.3V，但通信的關(guān)鍵在于CAN_High和CAN_Low兩根總線間的電壓差。

CAN協(xié)議經(jīng)過ISO標準化后有兩個標準：ISO11898標準和ISO11519-2標準；其中標準ISO11519-2-1994已經(jīng)被ISO11898-3-2006 代替，即符合標準ISO11898-3的產(chǎn)品也是符合ISO11519-2標準的產(chǎn)品；ISO11898-2-2016更新并替代了ISO11898-2:2003，ISO11898-5:2007和ISO11898-6:2013。ISO11898標準和ISO11519-2標準對于數(shù)據(jù)鏈路層的定義相同，但物理層不同，兩個標準間的差異如下：

當(dāng)CAN收到一個低電平信號，CAN_High輸出3.5V，CAN_Low輸出1.5V，兩者的電壓差是2V，此時表示邏輯0，也稱顯性電平。

當(dāng)CAN收到一個高電平信號，CAN_High和CAN_Low輸出均為2.5V，電壓差是0V，此時表示邏輯1，也稱隱性電平。

為滿足不同通信需求，CAN協(xié)議定義了多種幀類型，包括數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀、幀間隔等。數(shù)據(jù)幀用于傳輸數(shù)據(jù)，包含實際的有效數(shù)據(jù)內(nèi)容；遠程幀用于請求數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)部分，只發(fā)送標識符和長度信息；錯誤幀用于指示總線上的錯誤，幫助進行錯誤處理；過載幀用于指示總線過載，幫助管理數(shù)據(jù)流；幀間隔是兩幀之間的時間間隔，用于確保幀的正確傳輸，避免幀沖突。其中最常見的幀類型是數(shù)據(jù)幀，分為標準數(shù)據(jù)幀和擴展數(shù)據(jù)幀。

標準數(shù)據(jù)幀格式及字段組成如下：

擴展數(shù)據(jù)幀格式及字段組成如下：

在正常工作時CAN總線上可能會掛載很多設(shè)備，如果兩個設(shè)備同時發(fā)送信息，就會發(fā)生沖突，為了避免總線沖突，需由總線仲裁機構(gòu)合理地控制和管理系統(tǒng)中需要占用總線的申請者，在多個申請者同時提出總線請求時，以一定的優(yōu)先算法仲裁哪個應(yīng)獲得對總線的使用權(quán)。只有獲得了總線控制權(quán)的設(shè)備，才能開始傳送數(shù)據(jù)。

報文的優(yōu)先級，是通過對 ID（識別碼） 的仲裁來確定的。CAN總線上有兩種電平狀態(tài)，如果總線上同時出現(xiàn)顯性電平和隱性電平，總線的狀態(tài)會被置為顯性電平，CAN正是利用這個特性進行仲裁。

類型分類

以上介紹的都是關(guān)于標準CAN的內(nèi)容，此外還有一種CAN FD，它的全稱是Flexible Data Rate，譯為可變速率的CAN。CAN和CAN FD是兩種不同的總線標準，它們都是基于CAN技術(shù)實現(xiàn)的，但它們之間有明顯的區(qū)別。CAN是一種多點總線，它可以用于連接許多設(shè)備，而CAN FD是一種更高級的多點總線，它可以提供更高的傳輸速率和更高的傳輸容量。

CAN和CAN FD之間最大的區(qū)別在于傳輸容量。CAN的最大傳輸容量為8字節(jié)，而CAN FD的最大傳輸容量可以達到64字節(jié)。這意味著CAN FD可以提供更多的數(shù)據(jù)，因此可以傳輸更大的數(shù)據(jù)包，從而更好地滿足應(yīng)用需求。

另一個不同點是傳輸速率。CAN的最大傳輸速率為1 Mbps，而CAN FD的最大傳輸速率可以達到8 Mbps。

以上就是關(guān)于CAN接口的核心內(nèi)容解析。希望本文分享能夠為嵌入式開發(fā)技術(shù)愛好者及相關(guān)專業(yè)的高校學(xué)生提供切實可行的項目實踐參考。若您在應(yīng)用場景中遇到CAN接口開發(fā)或調(diào)試問題，歡迎隨時私信與我們技術(shù)團隊深入交流，我們將結(jié)合多年嵌入式開發(fā)經(jīng)驗，為您提供針對性解決方案建議。