CAN（控制器局域網(wǎng)）是由德國Bosch公司于1986年創(chuàng)建的串行總線協(xié)議。英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，創(chuàng)建CAN協(xié)議的目的是為了滿足日益增長的對在汽車內(nèi)較長距離進行有效通信的設(shè)備的需求。隨著CAN協(xié)議的優(yōu)化，它可在一條線路上在多個節(jié)點或設(shè)備之間發(fā)送少量數(shù)據(jù)，而無需集中式主機。盡管CAN總線只能支持最高1 Mbps的信號傳輸速度，但這使總線可以跨越更長的距離并保持可靠的抗電噪聲性能。此外，由于其單一的多路復(fù)用架構(gòu)，CAN消除了多余的布線需求。

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，雖然CAN規(guī)范沒有定義標準的CAN電壓或連接器接口，但是包括國際標準化組織（ISO）在內(nèi)的標準組織已經(jīng)定義了CAN的多個物理標準。ISO于1993年發(fā)布了CAN標準ISO 11898，此后經(jīng)歷了多次修訂，包括描述CAN數(shù)據(jù)鏈路層的ISO 11898-1，標準化了“非容錯” CAN物理層的ISO 11898-2， ISO 11898-3，它定義了“容錯” CAN物理層。

一、物理層標準

1.高速CAN

高速CAN或ISO-11898-2是最常見的CAN標準類型之一，并使用兩條專用線進行通信，這使總線能夠支持高達1 Mbps的傳輸速率。英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，所以高速CAN標準通常用于防抱死制動系統(tǒng)，發(fā)動機控制模塊和排放系統(tǒng)等應(yīng)用中。

2.低速/容錯CAN

低速/容錯CAN或ISO-11898-3支持較低的總線速度和容錯能力，達到40 kbps到125 kbps的信號速率。由于其兩線制平衡方案可降低速度，因此在出現(xiàn)故障時可以連續(xù)運行。低速/容錯CAN標準經(jīng)常用于諸如開門和關(guān)門的應(yīng)用中。

3.單線CAN

此外，對于具有低比特率和總線長度要求的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，SAE J2411單線規(guī)范僅使用一條總線，數(shù)據(jù)速率為33.3 Kbps，并且是為車輛設(shè)計的。

二、CAN高層協(xié)議

CANopen

CAN協(xié)議定義了幾種更高層的協(xié)議（基于CAN）。一個示例包括一種廣泛使用的協(xié)議，稱為CANopen。CANopen的目標是開發(fā)控制架構(gòu)和設(shè)備，以實現(xiàn)現(xiàn)有制造單元的靈活和模塊化組合。1993年，CiA（即自動化領(lǐng)域的CAN）發(fā)布了CANopen規(guī)范的第一個版本：CiA301。多年來，已經(jīng)發(fā)布了多個CiA 301修訂版，其中許多仍在當今的應(yīng)用中使用。

英銳恩單片機開發(fā)工程師介紹，如今，CANopen已用于工業(yè)應(yīng)用，包括醫(yī)療設(shè)備、自動化建筑機械、鐵路應(yīng)用等。這些應(yīng)用受益于其可配置性和標準化的嵌入式網(wǎng)絡(luò)。

三、CAN協(xié)議擴展

CAN-FD

多年來，CAN還引入了對CAN協(xié)議的擴展，其中之一就是CAN-FD。CAN-FD（或CAN靈活數(shù)據(jù)速率）于2012年引入，作為CAN協(xié)議的擴展。通過使用雙比特率，此新擴展提供了高達5 Mbps的數(shù)據(jù)傳輸能力，是經(jīng)典CAN協(xié)議支持的初始1 Mbps的五倍。CAN-FD還將消息的位長從8個字節(jié)擴展到64個字節(jié)，并包括使用CRC幀中額外的位來改進錯誤檢測的功能，以提高CRC算法的性能，從而更好地保護數(shù)據(jù)內(nèi)容。

CAN-FD最初是為解決汽車中的總線限制而創(chuàng)建的，但很快也被包括工業(yè)在內(nèi)的其他行業(yè)所采用。該協(xié)議允許更大的有效負載，這在操作機器中是一個主要好處，因為它可以減少開銷并允許總線更高效地運行。

四、CAN總線應(yīng)用

英銳恩單片機開發(fā)工程師表示，最初引入CAN時，它最初是設(shè)計用于車輛的，但是由于其各種優(yōu)勢（包括靈活性），已逐漸被廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)應(yīng)用中。

對于包括乘用車，卡車，輪船和航天器在內(nèi)的車輛，CAN出于多種原因是首選協(xié)議。首先，使用雙絞線系統(tǒng)，CAN只需最少的接線即可工作。這大大減輕了車輛的整體重量。此外，CAN使用仲裁方法，該方法允許設(shè)備對消息進行優(yōu)先級排序，以實現(xiàn)安全有效的通信。如果多個設(shè)備試圖同時訪問總線，則將發(fā)送優(yōu)先級最高的消息，而其他設(shè)備將進入“監(jiān)聽”模式。這對于包括動力轉(zhuǎn)向或制動控制器在內(nèi)的應(yīng)用很有幫助。

CAN還廣泛用于其他行業(yè)，包括工業(yè)和工廠自動化以及醫(yī)療，采礦和實驗室設(shè)備。這些行業(yè)的設(shè)備通常受益于CAN的故障和電磁噪聲容限，以及在保持錯誤檢查機制的情況下能夠在更長距離上運行的能力。例如，諸如病房之類的許多應(yīng)用程序在許多設(shè)備（包括照相機和X射線機）中使用CAN。由于這些原因，甚至包括電梯在內(nèi)的工業(yè)應(yīng)用也經(jīng)常使用CAN。

以上就是英銳恩單片機開發(fā)工程師分享的CAN協(xié)議的歷史與應(yīng)用場景。英銳恩專注單片機應(yīng)用方案設(shè)計與開發(fā)，提供8位單片機、16位單片機、32位單片機、運放芯片和模擬開關(guān)。