CAN總線學習系列之— CAN總線特點介紹

CAN 總線作為一種工業界的流行總線廣泛應于工業自動化、多種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等各個行業中，它是是一種多主機局域網，所以這樣 一種總線的潛力是很巨大的，接下來將寫幾篇入門的小文章，來介紹一下CAN的學習和開發方法，主要是配合我們的開發板，其實入門還是很容易的，通過這幾篇 文章如果你能建立起一個初步的概念，能夠自己搭起自己的一個節點（包括硬件和軟件），那就說明你學會了CAN的基本開發技術，實際的工業現場CAN的開發 不是那么簡單，包括很多要考慮的因素如隔離、可靠性等，但是我們作為初學者建立起基本的概念還是很重要的，基礎一旦打好，等到了實際工作中，就會如魚得 水，所以希望正要或是想開發CAN的朋友們能夠喜歡這一系列小文章，如果某一篇甚至是某一句話能夠給你帶來啟迪，那將是我最最高興的，希望大家踴躍評論或 是參與討論，給我一下寫下去的信心，呵呵，可以加入我們的群。
下面正題正式開始嘍！第一篇，當然要介紹一下什么是“能”總線（CAN總線）呵呵
CAN總線的特點
CAN(Controller Area Network)總線，也稱控制器局部網，屬于現場總線的范疇，它是一種有效支持分布控制或實時控制的串行通信網絡。由于采用了許多新技術及獨特的設 計，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。其特點如下：
CAN為多主工作方式，網絡上任何一個節點均可在任意時刻主動地向 網絡上其它節點發送信息，而不分主從。
在報文標識符上，CAN上的節點分成不同的優先級，可滿足不同的實時要求，優先級高的數據最多可在134us內得到傳輸。
CAN采用非破壞總線仲裁技術。當多個節點同時向總線發送信息出現沖突時，優先級低的節點會主動地退出發送，而優先級高的節點可以不受影響的繼續傳輸數據，從而大大節省了總線沖突的仲裁時間。尤其是網絡負載很重的情況下，也不會出現網絡癱瘓情況(以太網則可能)。
CAN節點只需通過報文的標識符濾波即可實現點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數據。
CAN的直接通信距離最遠可達10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可達1Mbps(此時通信距離最長為40m)。
CAN上的節點數主要取決于總線驅動電路，目前可達110個。在標準幀的報文標識符有11位，而在擴展幀的報文標識符(29位)個數幾乎不受限制。
報文采用短幀格式，傳輸時間短，受干擾概率低，保證了數據出錯率極低。
CAN的每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，具有極好的檢錯效果。
CAN的通訊介質可以為雙絞線、同軸電纜或光纖，選擇靈活。
CAN節點在錯誤幀的情況下具有自動關閉輸出功能，而總線上其它節點的操作不受影響。
CAN總線具有較高的性能價格比。它結構簡單，器件容易購置，每個節點的價格較低，而且開發技術容易掌握，能充分利用現有的單片機開發工具。
CAN 協議也是建立在國際標準組織的開放系統互聯模型基礎上的。不過，由于CAN的數據結構簡單，又是范圍較小的局域網，其模型結構只取OSI底層的物理層、數 據鏈路層和應用層3層，不需要其他中間層，應用層數據直接取自數據鏈路層或直接向數據鏈路層寫數據。結構層次少，利于系統中實時控制信號的傳送。
CAN總線的位數值表示
CAN 總線上采用“顯性”(Dominant)和“隱性”(Recessive)兩個互補的邏輯值表示“0”和“1”。當總線上出現同時發送顯性和隱性位時，其 結果是總線數值為顯性(即“0”與“1”的結果為“0”)。如下圖所示，VCAN-H和VCAN-L為CAN總線收發器和總線間的兩接口引腳，信號是以兩 線間的“差分”電壓形式出現。在隱性狀態，VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在總線空閑或隱性期間，發送隱性位。顯性 位以大于最小閥值的差分電壓表示。