CAN
關注創建者：翁炎輝 創建時間：2015-11-11
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汽車CAN總線技術基礎講解——物理層篇
汽車網絡架構與常用總線匯總 CAN總線在汽車網絡中的應用 CAN物理層如何保證汽車網絡安全 汽車CAN物理層常見故障與解析
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CAN的實例教程
在此背景下，CAN（Controller Area Network）總線應運而生，以其高可靠性和靈活性，成為汽車通信系統中不可或缺的一部分，承載著車輛控制、監控和診斷等關鍵任務。
一、技術演進：從CAN到CAN FD
隨著技術的持續發展，傳統的CAN總線在數據傳輸速率和帶寬上逐漸顯現出局限性。具體來說，傳統的CAN總線波特率最大為1Mbit/s，數據幀中有效數據域最大為8個字節。這種設計在早期滿足了車輛控制和監控的需求，但隨著車載系統復雜度的提升，對更高數據傳輸速率和更大數據容量的需求日益迫切。因此，CAN FD（CAN with Flexible Data-Rate）隨之推出。CAN FD在保持CAN優良特性的基礎上，實現了技術上的重大突破：
1、可變數據位速率
CAN FD引入了數據段的波特率可變機制，理論上最高可達15Mbit/s，這一段的波特率可變，而其余部分仍使用原來的CAN速率，從而在保持兼容性的同時大幅提升了數據傳輸速率。
2、擴大的有效數據域
CAN FD將數據幀中有效數據域擴展到64個字節，相比傳統CAN的8個字節，顯著提高了單幀數據的傳輸量，使得通信更加靈活、快速、可靠。
3、新的CRC算法
為了適應更大的數據域和提高錯誤檢測的準確性，CAN FD采用了新的CRC算法，并對填充位規則進行了優化，以減少錯幀漏檢率。
4、新的幀結構
CAN FD在控制場中增加了EDL位、BRS位和ESI位，這些位用于區分CAN報文與CAN FD報文，并確定是否轉換為可變速率。同時，DLC編碼方式也由線性變為階梯式，以適應更大的數據長度。
展開 簡介
CAN總線由德國BOSCH公司開發，最高速率可達到1Mbps。CAN的容錯能力特別強，CAN控制器內建了強大的檢錯和處理機制。另外不同于傳統的網絡（比如USB或者以太網），CAN節點與節點之間不會傳輸大數據塊，一幀CAN消息最多傳輸8字節用戶數據，采用短數據包也可以使得系統獲得更好的穩定性。CAN總線具有總線仲裁機制，可以組建多主系統。
2. CAN標準
CAN是一個由國際化標準組織定義的串行通訊總線。最初是用于汽車工業，使用兩根信號總線代替汽車內復雜的走線。CAN總線具有高抗干擾性、自診斷和數據偵錯功能，這些特性使得CAN總線在各種工業場合廣泛使用，包括樓宇自動化、醫療和制造業。
CAN通訊協議ISO-11898：2003標準介紹網絡上的設備間信息是如何傳遞的，以及符合開放系統互聯參考模型（OSI）的哪些分層項。實際通訊是在連接設備的物理介質中進行，物理介質的特性由模型中的物理層定義。ISO11898體系結構定義七層，OSI模型中的最低兩層作為數據鏈路層和物理層，見圖2-1。
圖2-1：ISO 11898標準架構分層
在圖2-1中，應用程序層建立了上層應用特定協議，如CANopenTM協議的通訊鏈路。這個協議由全世界的用戶和廠商組織、CiA維護，詳情可訪問CiA網站：can-cia.de。許多協議是專用的，比如工業自動化、柴油發動機或航空。
展開 散漫說，我們線束工程師在日常工作中經常與CAN打交道。較為常見的問題是CAN線中的線束長度該如何規劃，雙絞線，SP點該如何定義等。分享某大神為公司寫的CAN的入門文章，讀完必有收獲，以下為正文。
CAN協議是串行協議，能夠有效地支持具有高安全等級的分布實時系統。CAN多年來作為車身控制的主干網已經形成了從IC設計到軟件開發和測試驗證的完整產業鏈。
1. 簡介
CAN總線由德國BOSCH公司開發，最高速率可達到1Mbps。CAN的容錯能力特別強，CAN控制器內建了強大的檢錯和處理機制。另外不同于傳統的網絡（比如USB或者以太網），CAN節點與節點之間不會傳輸大數據塊，一幀CAN消息最多傳輸8字節用戶數據，采用短數據包也可以使得系統獲得更好的穩定性。CAN總線具有總線仲裁機制，可以組建多主系統。
2. CAN標準
CAN是一個由國際化標準組織定義的串行通訊總線。最初是用于汽車工業，使用兩根信號總線代替汽車內復雜的走線。CAN總線具有高抗干擾性、自診斷和數據偵錯功能，這些特性使得CAN總線在各種工業場合廣泛使用，包括樓宇自動化、醫療和制造業。
CAN通訊協議ISO-11898：2003標準介紹網絡上的設備間信息是如何傳遞的，以及符合開放系統互聯參考模型（OSI）的哪些分層項。實際通訊是在連接設備的物理介質中進行，物理介質的特性由模型中的物理層定義。ISO11898體系結構定義七層，OSI模型中的最低兩層作為數據鏈路層和物理層，見圖2-1。
圖2-1：ISO 11898標準架構分層
在圖2-1中，應用程序層建立了上層應用特定協議，如CANopenTM協議的通訊鏈路。這個協議由全世界的用戶和廠商組織、CiA維護，詳情可訪問CiA網站：can-cia.de。許多協議是專用的，比如工業自動化、柴油發動機或航空。
展開 簡介
CAN總線由德國BOSCH公司開發，最高速率可達到1Mbps。CAN的容錯能力特別強，CAN控制器內建了強大的檢錯和處理機制。另外不同于傳統的網絡（比如USB或者以太網），CAN節點與節點之間不會傳輸大數據塊，一幀CAN消息最多傳輸8字節用戶數據，采用短數據包也可以使得系統獲得更好的穩定性。CAN總線具有總線仲裁機制，可以組建多主系統。
2. CAN標準
CAN是一個由國際化標準組織定義的串行通訊總線。最初是用于汽車工業，使用兩根信號總線代替汽車內復雜的走線。CAN總線具有高抗干擾性、自診斷和數據偵錯功能，這些特性使得CAN總線在各種工業場合廣泛使用，包括樓宇自動化、醫療和制造業。
CAN通訊協議ISO-11898：2003標準介紹網絡上的設備間信息是如何傳遞的，以及符合開放系統互聯參考模型（OSI）的哪些分層項。實際通訊是在連接設備的物理介質中進行，物理介質的特性由模型中的物理層定義。ISO11898體系結構定義七層，OSI模型中的最低兩層作為數據鏈路層和物理層，見圖2-1。
圖2-1：ISO 11898標準架構分層
在圖2-1中，應用程序層建立了上層應用特定協議，如CANopenTM協議的通訊鏈路。這個協議由全世界的用戶和廠商組織、CiA維護，詳情可訪問CiA網站：can-cia.de。許多協議是專用的，比如工業自動化、柴油發動機或航空。另外的工業標準例子，是基于CAN的協議的，由KVASER和Rockwell自動化開發的DeviceNetTM。
3. 標準CAN和擴展CAN
CAN通訊協議是一個載波偵聽、基于報文優先級碰撞檢測和仲裁（CSMA/CD+AMP）的多路訪問協議。
展開 CAN收發器是實現CAN控制器邏輯電平與CAN總線上差分電平的互換。實現CAN收發器的方案有兩種，一是使用CAN收發IC（需要加電源隔離和電氣隔離），另一種是使用CAN隔離收發模塊。推薦使用第二種。
CAN控制器是CAN的核心元件，它實現了CAN協議中數據鏈路層的全部功能，能夠自動完成CAN協議的解析。CAN控制器一般有兩種，一種是控制器IC（SJA1000），另一種是集成CAN控制器的MCU（LPC11C00）。
MCU負責實現對功能電路和CAN控制器的控制：在節點啟動時，初始化CAN控制器參數；通過CAN控制器讀取和發送CAN幀；在CAN控制器發生中斷時，處理CAN控制器的中斷異常；根據接收到的數據輸出控制信號；
接口管理邏輯：解釋MCU指令，尋址CAN控制器中的各功能模塊的寄存器單元，向主控制器提供中斷信息和狀態信息。
發送緩沖區和接收緩沖區能夠存儲CAN總線網絡上的完整信息。
驗收濾波是將存儲的驗證碼與CAN報文識別碼進行比較，跟驗證碼匹配的CAN幀才會存儲到接收緩沖區。
CAN內核實現了數據鏈路的全部協議。
CAN協議應用層概述
CAN總線只提供可靠的傳輸服務，所以節點接收報文時，要通過應用層協議來判斷是誰發來的數據、數據代表了什么含義。常見的CAN應用層協議有：CANOpen、DeviceNet、J1939、iCAN等。
CAN應用層協議驅動是運行在主控制器（如P89V51）上的程序，它按照應用層協議來對CAN報文進行定義、完成CAN報文的解析與拼裝。
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CAN的最新內容
支持CAN/RS485通信，可將充電狀態、電池健康度、故障代碼實時上傳至巡檢管理平臺。當機器人返艙充電時，系統自動記錄充電數據，為運維人員提供電池壽命預測和故障預警。
四、典型應用場景
場景一：煤礦井下吊軌巡檢機器人
某大型煤礦在輸煤廊道部署了吊軌式巡檢機器人，用于監測皮帶機運行狀態。原采用拖纜供電，電纜磨損頻繁、故障率高。
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C * VINDX are not modified by this routine and can be used for suc- *
C * cessive calls with different right-hand sides. This routine is *
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智能電控座椅專項測試：覆蓋機電一體化全場景
智能座椅集成電機、傳感器、ECU、CAN 總線通訊，測試維度從機械延伸到電控。沃華慧通座椅調節耐久與防夾測試臺，支持多電機聯動控制，可完成上萬次全行程角度調節、前后滑動、腰部支撐往復疲勞測試，精準考核電機壽命、齒輪磨損與電控失靈概率。
車載網絡：車載以太網、CAN總線、車載無線通信(5G/V2X)、數據安全與網關。
5. 線束、連接器與測試技術 (Components & Testing)
連接技術：汽車線束、連接器、電子電路板、傳感器組件。
測試測量：自動駕駛仿真測試、EMC測試(電磁兼容)、芯片可靠性測試、軟件功能安全測試(ISO 26262)。
6.
支持電池充電管理功能（恒流-恒壓曲線），無需額外充電電路；支持485/CAN指令喚醒和“靠近即充”兩種啟動模式；可遠程監控充電狀態、診斷故障、預測性維護。
物聯網主機E6000的未來前景1個月前
</div><div contenteditable="false" width="100%">硬件能力：多路 LAN/RS485/RS232/CAN/AI/DI/DO、千兆光口、5G/4G/WIFI、寬溫（-35℃~75℃）、無風扇、2U 機架。
支持485/CAN指令喚醒和“靠近即充”兩種啟動模式，全自動運行無需人工干預，從根本上杜絕了人工插拔和高空作業的安全風險。滿載傳輸效率最高可達92%以上，遠高于行業平均水平。
四、新時代的選擇：讓罐籠供電不再成為“安全短板”
隨著礦山智能化建設進入加速期，罐籠作為人員與物資運輸的核心節點，其供電方式的升級已是勢在必行。
軸偏移±10mm，罐籠停靠無需精確定位，自動適配
- 寬工作距離：垂直工作距離30-100mm（600W）或40-100mm（900W/1200W），適應不同罐籠結構
- 高效率：滿載傳輸效率≥87%-92%，遠高于行業平均水平
- 全密封防護：接收器IP67、發射器IP65，防淋水、防粉塵、防腐蝕
- 寬溫工作：-40℃至+60℃，適應井下極端溫度
- 智能啟動：支持485/CAN
智能通信與調度集成方面，產品支持Modbus、CAN、MQTT等多種工業協議，可無縫接入MES、WMS等上層系統，實現充電狀態實時監控與智能調度。
AGV無線充電的全棧式解決方案
作為AGV無線充電公司，魯渝能源提供一整套解決方案。功率覆蓋全面，從600W輕型AGV到12kW重型搬運車，全功率段產品矩陣滿足各類AGV需求。
魯渝能源分體式產品提供485和CAN兩種通信接口，支持受控啟動模式，可以無縫接入上層調度系統。
這意味著，機器人調度平臺可以實時掌握充電狀態，根據任務優先級和電量情況，動態安排充電計劃。當多臺設備共用同一充電區域時，系統可以通過通信協議實現有序調度，避免資源爭搶。
這種“對話”能力，讓無線充電從單一的能源補給設備，升級為自動化系統中的一個智能節點。
