一、CAN總線是什么？

　　CAN（Controller Area Network）是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。廣泛應(yīng)用于汽車、船舶等。具有已經(jīng)被大家認(rèn)可的高性能和可靠性。

　　CAN控制器通過(guò)組成總線的2根線（CAN-H和CAN-L）的電位差來(lái)確定總線的電平，在任一時(shí)刻，總線上有2種電平：顯性電平和隱性電平。

　　“顯性”具有“優(yōu)先”的意味，只要有一個(gè)單元輸出顯性電平，總線上即為顯性電平，并且，“隱性”具有“包容”的意味，只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。（顯性電平比隱性電平更強(qiáng)）。

　　總線上執(zhí)行邏輯上的線“與”時(shí)，顯性電平的邏輯值為“0”，隱性電平為“1”。

　　下圖顯示了一個(gè)典型的CAN拓?fù)溥B接圖。

　　連接在總線上的所有單元都能夠發(fā)送信息，如果有超過(guò)一個(gè)單元在同一時(shí)刻發(fā)送信息，有最高優(yōu)先級(jí)的單元獲得發(fā)送的資格，所有其它單元執(zhí)行接收操作。

　　二、CAN總線的特點(diǎn)

　　CAN總線協(xié)議具有下面的特點(diǎn)：

　　1） 多主控制

　　當(dāng)總線空閑時(shí)，連接到總線上的所有單元都可以啟動(dòng)發(fā)送信息，這就是所謂的多主控制的概念。

　　先占有總線的設(shè)備獲得在總線上進(jìn)行發(fā)送信息的資格。這就是所謂的CSMA/CR（Carrier Sense MultipleAccess/Collosion Avoidance）方法

　　如果多個(gè)設(shè)備同時(shí)開(kāi)始發(fā)送信息，那么發(fā)送最高優(yōu)先級(jí)ID消息的設(shè)備獲得發(fā)送資格。

　　2） 信息的發(fā)送

　　在CAN協(xié)議中，所有發(fā)送的信息要滿足預(yù)先定義的格式。當(dāng)總線沒(méi)有被占用的時(shí)候，連接在總線上的任何設(shè)備都能起動(dòng)新信息的傳輸，如果兩個(gè)或更多個(gè)設(shè)備在同時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸，通過(guò)ID來(lái)決定優(yōu)先級(jí)。ID并不是指明信息發(fā)送的目的地，而是指示信息的優(yōu)先級(jí)。如果2個(gè)或者更多的設(shè)備在同一時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸，在總線上按照信息所包含的ID的每一位來(lái)競(jìng)爭(zhēng)，贏得競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)備（也就是具有最高優(yōu)先級(jí)的信息）能夠繼續(xù)發(fā)送，而失敗者則立刻停止發(fā)送并進(jìn)入接收操作。因?yàn)榭偩€上同一時(shí)刻只可能有一個(gè)發(fā)送者，而其它均處于接收狀態(tài)，所以，并不需要在底層協(xié)議中定義地址的概念。

　　3） 系統(tǒng)的靈活性

　　連接到總線上的單元并沒(méi)有類似地址這樣的標(biāo)識(shí)，所以，添加或去除一個(gè)設(shè)備，無(wú)需改變軟件和硬件，或其它設(shè)備的應(yīng)用層軟件。

　　4） 通信速度

　　可以設(shè)置任何通訊速度，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。

　　對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，所有單元必須有相同的通訊速度，如果不同，就會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤，并妨礙網(wǎng)絡(luò)通訊，然而，不同網(wǎng)絡(luò)間可以有不同的通訊速度。

　　5） 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求

　　可以通過(guò)發(fā)送“遙控幀”，請(qǐng)求其他單元發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　6） 錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤通知、錯(cuò)誤恢復(fù)功能

　　所有單元均可以檢測(cè)出錯(cuò)誤（錯(cuò)誤檢測(cè)功能）。

　　檢測(cè)到錯(cuò)誤的單元立刻同時(shí)通知其它所有的單元（錯(cuò)誤通知功能）。如果一個(gè)單元發(fā)送信息時(shí)檢測(cè)到一個(gè)錯(cuò)誤，它會(huì)強(qiáng)制終止信息傳輸，并通知其它所有設(shè)備發(fā)生了錯(cuò)誤，然后它會(huì)重傳直到信息正常傳輸出去（錯(cuò)誤恢復(fù)功能）。

　　7） 錯(cuò)誤隔離

　　在CAN總線上有兩種類型的錯(cuò)誤：暫時(shí)性的錯(cuò)誤（總線上的數(shù)據(jù)由于受到噪聲的影響而暫時(shí)出錯(cuò)）；持續(xù)性的錯(cuò)誤（由于設(shè)備內(nèi)部出錯(cuò)（如驅(qū)動(dòng)器壞了、連接有問(wèn)題等）而導(dǎo)致的）。CAN能夠區(qū)別這兩種類型，一方面降低常出錯(cuò)單元的通訊優(yōu)先級(jí)以阻止對(duì)其它正常設(shè)備的影響，另一方面，如果是一種持續(xù)性的錯(cuò)誤，將這個(gè)設(shè)備從總線上隔離開(kāi)。

　　8） 連接

　　CAN總線允許多個(gè)設(shè)備同時(shí)連接到總線上且在邏輯上沒(méi)有數(shù)目上的限制。然而由于延遲和負(fù)載能力的限制，實(shí)際可連接得設(shè)備還是有限制的，可以通過(guò)降低通訊速度來(lái)增加連接的設(shè)備個(gè)數(shù)。相反，如果連接的設(shè)備少，通訊的速度可以增加。

　　三、CAN總線狀態(tài)有三種：

　　1、主動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)——（通常說(shuō)的正常狀態(tài)也應(yīng)該包含在內(nèi)）處于該狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)可以不受任何限制地發(fā)送報(bào)文和主動(dòng)錯(cuò)誤幀（由顯性位構(gòu)成）。

　　2、被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)——處于被動(dòng)錯(cuò)誤狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送報(bào)文和被動(dòng)錯(cuò)誤幀

　?。ㄓ呻[性位構(gòu)成）。

　　3、總線關(guān)閉狀態(tài)——處于總線關(guān)閉狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)暫時(shí)不能參與總線通訊。這一

　　狀態(tài)下，既無(wú)法發(fā)送報(bào)文，也無(wú)法接收?qǐng)?bào)文。只有發(fā)送器能夠進(jìn)入總線關(guān)閉狀態(tài)?！托枰M(jìn)行錯(cuò)誤處理了。

　　轉(zhuǎn)換和發(fā)送計(jì)數(shù)器、接收計(jì)數(shù)器的值相關(guān)，轉(zhuǎn)換關(guān)系參見(jiàn)下圖：

　　四、如何判斷總線忙還是空閑呢

　　判斷總線狀態(tài)可以監(jiān)測(cè)總線電壓，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)CAN_H和CAN_L之間的差分電壓大的（一般在2V左右）就是顯性狀態(tài)，差分電壓小的（理論上是0V）就是隱性，當(dāng)然容錯(cuò)CAN要復(fù)雜很多，就不是這樣的。當(dāng)你一值監(jiān)測(cè)到總線都處于隱性狀態(tài)（就是兩根線電壓值差不多）那就說(shuō)明總線處于空閑狀態(tài)，如果是顯隱交替，那就是總線不處于空閑狀態(tài)。

　　CAN總線空閑的定義是連續(xù)11個(gè)位的隱性電平（邏輯為1），一般用于總線關(guān)閉時(shí)的自動(dòng)恢復(fù)。而CAN的顯性電平邏輯為0，一旦有顯性就說(shuō)明肯定至少有1個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送波形，那就不是空閑了。CAN的幀間隙是連續(xù)3個(gè)以上隱性電平。