CAN 是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。在汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應“減少線束的數(shù)量”、“通過多個LAN，進行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網(wǎng)絡的標準協(xié)議。

CAN 的高性能和可靠性已被認同，并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。現(xiàn)場總線是當今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)各節(jié)點之間實時、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強有力的技術(shù)支持。

CAN總線特點

1、可以多主方式工作，網(wǎng)絡上任意一個節(jié)點均可以在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。

2、網(wǎng)絡上的節(jié)點可分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。

3、采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機制，當兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡上傳送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)。

4、可以點對點，一點對多點及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。

5、直接通信距離最遠可達10km（速率4Kbps以下、

6、通信速率最高可達1MB/s（此時距離最長40m、

使用非屏蔽雙絞線傳輸時，傳輸速率與傳輸距離的關(guān)系如下圖所示。

7、節(jié)點數(shù)最多可達110個。

8、采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個。

9、每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，數(shù)據(jù)錯誤率極低。

10、通信介質(zhì)可采用雙絞線，同軸電纜和光纖，一般采用廉價的雙絞線即可。

11、節(jié)點在錯誤嚴重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。

CAN總線原理

CAN總線以廣播的方式從一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，當一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，該節(jié)點的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標識符發(fā)送給本節(jié)點的CAN芯片，并使其進入準備狀態(tài);一旦該CAN芯片收到總線分配，就變?yōu)榘l(fā)送報文狀態(tài)，該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報文格式發(fā)出。此時，網(wǎng)絡中其他的節(jié)點都處于接收狀態(tài)，所有節(jié)點都要先對其進行接收，通過檢測來判斷該報文是否是發(fā)給自己的。

由于CAN總線是面向內(nèi)容的編址方案，因此容易構(gòu)建控制系統(tǒng)對其靈活地進行配置，使其可以在不修改軟硬件的情況下向CAN總線中加入新節(jié)點。

CAN控制器原理

其中CAN核心模塊根據(jù)CAN總線協(xié)議控制數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收；接口管理邏輯模塊提供SJA1000與主微處理器或其它設(shè)備的連接，主微處理器可以通過數(shù)據(jù)/地址復用總線和讀寫控制邏輯訪問SJA1000的所有寄存器；發(fā)送緩沖區(qū)可以存儲一個完整的標準或擴展的報文，當主微處理器要求SJA1000發(fā)送報文時，接口管理邏輯操縱CAN核心模塊將發(fā)送緩沖區(qū)中的報文發(fā)送到CAN總線上；當接收一個報文時，CAN核心模塊首先將總線上的串行位流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換位并行數(shù)據(jù)，然后交給接收過慮模塊進行識別，決定該報文是否為主微處理器所要求的報文類別，所有接收的報文可以存放在接收先進先出隊列，根據(jù)不同的工作模式和數(shù)據(jù)長度，該隊列可以存放最多32個報文，然后用戶可以靈活地對報文分為不同地優(yōu)先級和中斷處理服務。

SJA1000可直接連接兩類主要的處理器家族：Intel公司的80C51系列和Motorola公司的68xx系列，其芯片外圍專門有一個模式管腳用了選擇CPU的類型。SJA1000提供了8位地址/數(shù)據(jù)復用總線和讀/寫控制信號與CPU交換數(shù)據(jù)，我們可以將SJA1000看作映射到主微處理器的外圍存取器I/O設(shè)備。

SJA1000通過2個8位寄存器來支持對報文的過濾功能，將應用不關(guān)心的報文拒之門外將提供處理期的性能，因為大多數(shù)應用都是通過中斷的方式交換數(shù)據(jù)，所以正確的使用過濾功能可以為中斷處理函數(shù)贏得時間。SJA1000提供一個接收編碼寄存器（Acceptance Code Register）和一個接收屏蔽寄存器（Acceptance Mask Register）。接收過濾模塊將CAN報文的11位標識符的高8位于這2個寄存器里存放的值相比較，并作出是否接收的判斷。

CAN總線的應用

CAN總線在工控領(lǐng)域主要使用低速-容錯CAN即ISO11898-3標準，在汽車領(lǐng)域常使用500Kbps的高速CAN。

某進口車型擁有，車身、舒適、多媒體等多個控制網(wǎng)絡，其中車身控制使用CAN網(wǎng)絡，舒適使用LIN網(wǎng)絡，多媒體使用MOST網(wǎng)絡，以CAN網(wǎng)為主網(wǎng)，控制發(fā)動機、變速箱、ABS等車身安全模塊，并將轉(zhuǎn)速、車速、油溫等共享至全車，實現(xiàn)汽車智能化控制，如高速時自動鎖閉車門，安全氣囊彈出時，自動開啟車門等功能。

CAN系統(tǒng)又分為高速和低速，高速CAN系統(tǒng)采用硬線是動力型，速度：500kbps，控制ECU、ABS等；低速CAN是舒適型，速度：125Kbps，主要控制儀表、防盜等。

某醫(yī)院現(xiàn)有5臺16T/H XXXX燃氣鍋爐，向洗衣房、制劑室、供應室、生活用水、暖氣等設(shè)施提供5kg/cm2的蒸汽，全年耗用天然氣1200萬m3，耗用20萬噸自來水。醫(yī)院采用接力式方式供熱，對熱網(wǎng)進行地域性管理，分四大供熱區(qū)。其中冬季暖氣的用氣量很大，據(jù)此設(shè)計了基于CAN現(xiàn)場總線的分布式鍋爐蒸汽熱網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)場應用表明：該樓宇自動化系統(tǒng)具有抗干擾能力強，現(xiàn)場組態(tài)容易，網(wǎng)絡化程度高，人機界面友好等特點。