CAN的案例
康謀分享 | 從CAN到CAN FD：ADTF在汽車網絡中的應用
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 技術 | CAN總線相關知識點歸納
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。
展開 干貨 | 多年經驗工程師總結CAN總線入門知識
01
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。
02
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 還在找CAN總線入門教程? 看這一篇就夠啦！
不同的連接模式，他們的通訊速率也大不相同，這里也就是高速CAN和低速CAN的區別。
兩條電線組成一條雙絞線，并且接有120Ω的特性阻抗。ISO 11898-2，也稱為高速度CAN。它在總線的兩端均接有120Ω電阻。
使用了120Ω終端電阻（這是CAN的ISO標準里規定的），這種模式的最高通訊速率可以達到1Mbps，下面是傳輸距離和傳輸速度的關系；
CAN總線長度與信號速率關系
高速CAN的拓撲結構具體如下所示；
還有一種是低速CAN，或者也叫做容錯CAN，低速容錯 CAN 總線將通訊的最大帶寬從 1 Mbps 降低到 125 Kbps，并且不再在總線的起點和終點使用兩個終端電阻，而是將電阻分布在每個節點上。具體如下圖所示；
由于高速CAN和低速CAN的拓撲結構不同，另外終端電阻的分布也不同，所以CAN_HIGH和CAN_LOW上的電平是不相同的，這里有隱性電平和顯性電平。
硬件上的連接基本上都搞清楚了，下面就是如何去實現一個具體的CAN節點。我們來簡單地介紹一下。
CAN節點
CAN節點通常分為三個部分；
MCU/CPU；
CAN控制器，
CAN收發器；
通常一些單片機內部就集成了相應的CAN控制器外設，比如我們比較常用的單片機——STM32，所以我們常見的結構一般是這樣子的。
展開 
CAN總線基礎入門總結
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 談談CAN總線對線束設計的要求及內在機理
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。
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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 汽車電子架構和CAN網絡基礎
CAN網絡總線由2根銅芯雙絞線構成，一根can_high，一根can_low。類似通訊網絡，在企業通訊網絡中我們根據區域不同、部門不同等等將網絡劃分為不同的網段進行管理。在CAN網絡中電子架構部門會根據整車電子零部件的不同使用或代表的歸屬屬性進行劃分，不同的劃分我們叫做CAN網絡域。同理我們上文提到的車身電子三大塊，在網絡中也是同樣的劃分，PT CAN為動力CAN、CH CAN為底盤CAN、Body CAN為車身CAN。這3個域適用于所有廠商所有商用車型。另外還有娛樂系統的Info CAN，Tbox車輛通訊出口的Diag CAN診斷CAN。除此之外電子架構會根據車型實際ECU進行自定義的網絡域劃分，在新研發的新能源車型中，CAN網絡域的個數可以到達15個。電子架構組會定期發布整車CAN網絡車架圖，研發小伙伴需要定期同步，也可以從這個車架圖中找到自身零部件所在域位置，以及其他通網絡域的設備，是否有兩兩硬線互聯的情況，如有直接互聯使用何種連接（USB、純硬線），這也是本章節前我提到的CAN網絡是類星型網絡的原因。在星型網絡中通常不存在兩兩互聯的情況，星型網絡中多出兩兩直接互聯情況，要不是錯誤連接導致環路，要不就是備用冗余鏈路設計。
圖2 車輛網絡車架簡圖
a）PT CAN (PowerTrain CAN ) 動力總成CAN總線，顧名思義負責車輛動力系統，是整車所有CAN網絡信號中優先級最高，信號傳輸速率最快的一條CAN總線。
展開 高手寫的CAN總線入門總結
CAN總線對信號延遲敏感，因此信號隔離必須使用高速光耦或者磁耦合器件，以減少信號延遲。公司大量使用的TLP521光耦因為延遲時間過大（微秒級）不可以用于CAN接口電路。
CAN總線對電容敏感，在設計CAN接口電路時，需要使用CAN專用共模電感、專業ESD器件；需要根據應用的最大波特率和通訊距離，來決定是否在CAN總線上增加濾波電容以及濾波電容的大小。
一文讀懂CAN.
2、種類
CAN總線根據CAN收發器的不同又分為3種：
1）高速CAN：
a.根據線纜的長度提供從5Kbit/s到1Mbit/s的波特率
b.高速CAN網絡在每個網絡端點端接一個120歐姆的電阻
c.電平靜默為2.5V，上下限是3.5V和1.5V
2） 容錯CAN：
a.提供從5?Kbit/s到125?Kbits/s的波特率
b.顯性時則為1V和4V
3）單線CAN：
a.提供從5?Kbit/s到125?Kbits/s的波特率
b.單線CAN的波特率一般為33.3KHz
3、一般燃油車的CAN網絡分類
1）PT CAN (PowerTrain CAN ) 動力總成CAN總線
2）CH CAN (Chassis CAN) 底盤控制CAN總線
3）Body CAN車身控制總線
4）Info CAN ( Infomercial CAN ) 娛樂系統總線
5）DiagCAN ( Diagnose CAN ) 診斷控制總線
4、汽車CAN網絡拓撲圖
5、CAN網關
CAN網關是整個CAN網絡的核心, 控制著整車5條CAN總線的各類信號轉發與處理
6、CAN組成
在實際應用中，CAN總線的一個幀主要由幀信息，幀ID和幀數據組成。
1）幀信息：四類，標準數據幀（汽油車、電機）、標準遠程幀（少見）、擴展數據幀（廣大柴油車、部分汽油車）、擴展遠程幀（少見）。
2）幀ID：是CAN的一種“地址”。CAN有個特點是競爭機制，幀ID越小越有占用總線資源的權利，越會優先發送。
展開 如何實現電源和信號隔離以確保 CAN 總線可靠運行
在與控制器區域網絡 (CAN) 通信總線互連的汽車和工業系統中，使用的控制器數量正在不斷增加。對于設計人員來說，這意味著他們必須考慮寬頻率范圍內的電噪聲環境——從高頻輻射電磁干擾 (EMI) 到共模傳導干擾，以及電機、繼電器等各種負載的連接和斷開及交流發電機/發電機的啟停引起的電壓尖峰。雖然 CAN 總線適用于惡劣的電氣環境，但如果沒有適當的保護，它們很容易出現各種故障模式。
本文說明了 CAN 故障的潛在原因，并介紹了常見的隔離技術。然后文中介紹了來自 Texas Instruments、RECOM Power、NXP Semiconductors 和 Analog Devices 等供應商的解決方案（設計人員可使用這些解決方案保護 CAN 設備），以及如何有效實施這些解決方案（包括使用評估板）的指導。所提供的解決方案包括分立實施方案（即基于單個 CAN 收發器）以及基于單芯片和雙芯片隔離 CAN 總線設計的集成解決方案。
故障的原因和隔離的必要性
CAN 總線故障可能由多種原因引起：子系統之間的接地電勢差；共模能量和輻射能量等一般噪聲源；以及配電總線上的高壓噪聲和尖峰。為確保汽車和工業系統中 CAN 總線互連器件的穩健運行，需要兩種隔離類型：
與電源總線隔離
連接各子系統的通信總線的隔離
與集成解決方案相比，電源和信號路徑單獨隔離的解決方案通常成本更低，效率更高。這些解決方案還使設計人員能夠獨立優化兩條路徑的隔離電平。設計人員可自由選擇最適合具體應用的隔離技術類型。選擇包括磁隔離、光隔離和電容隔離。
展開 
什么是CAN-BUS？
最后再來說說CAN總線系統的優點
1、比傳統的布線方式的數據傳輸速度更高；
2、比傳統布線方式要節省線束，降低了車身重量，同時優化了車身的布線方式；
3、以CAN總線方式連接的控制單元中有一個發生故障，其它控制單元仍可發送各自的數據，互不影響；
4、CAN數據總線為雙線制，如果有一條發生故障，CAN系統會轉為單線運行模式，提高了整車的穩定性；
5、CAN系統的雙線在實際中是像“麻花”一樣纏繞在一起的，這樣可以有效的防止電磁波的干擾和向外輻射；
6、基于CAN總線系統可以實現更豐富的車身功能。
CAN總線系統的應用大大簡化了車身線路的布局，這一點可以從發動機艙簡潔、整齊的布局得以體現。車身功能增加了，但是線束卻相應的簡化了，同時線束的簡化也給維修帶來了更多的便利性。使用過程中，某個部件在發生故障的情況下，會自動關閉輸出功能，以使總線上的其它部件不受影響，一定程度上提高了車身電控系統的穩定性。這種將各個功能件連在一起構成的完整的網絡系統可以實現信息與數據的全車共享，使汽車在控制方面更加智能、精確。其實這項技術已經開始走入了普通的家用轎車，不再是豪華車的專屬。
展開 Kvaser—靈活多變的CAN總線接口方案
今天我們脫離開具體的應用場景，回到基礎的CAN總線上面來，無論我們從事的是智能駕駛相關的工作還是空調系統的開發，還是在實驗室內進行的各種功能模塊開發，CAN總線是在行業內不可避免的通信模式。
為什么要講講CAN總線？
自從上世紀80年代提出CAN總線以來，CAN總線歷經了將近40年的發展，已經進入了工業領域的方方面面。在開發應用基于CAN總線的產品時，不可避免的要用到CAN總線與計算機的接口。
回想一下，從學校的實驗室到現在的企業公司，作為汽車行業的一員，我們是多么頻繁的接觸CAN總線，很多時候我們的應用場景僅僅是要在CAN總線上收發數據，畢竟，專業做CAN總線的網絡設計和測試，只是一小部分相關的工作。而又有多少次，你發現你的電腦上面遍布的各種接口，并沒有一個叫做CAN接口。
情況好的時候，你會發現周圍的同事剛好有合適的設備，而且他剛好沒有在用。情況不好的時候，你會發現他也和你一樣在四下里尋找。
于是作為工程師的你，向老板申請要買一個設備，只有這樣你才能工作；而作為老板的你，卻發現要為每一位工程師花費成本才能實現他需要的功能。但是，為什么不能讓工程師和老板開心呢？
所以，今天我們就在這里給大家介紹在CAN接口領域的解決方案-Kvaser。
Why Kvaser
看到今天我們只會介紹CAN接口卡相關的產品，很多在用其他的接口工具的工程師們應該會問，為什么要用kvaser呢？我們現在在用這個產品、那個產品感覺挺好的呀。
是的，簡單從功能上講Kvaser的產品主要實現的是總線和計算機的接口。
展開 基于CAN 總線的汽車空調控制系統開發
4.1微處理器與CAN 控制器的接口設計
89S51 與SJA1000 分別采用獨立的復位電路和獨立的時鐘信號源,如圖4 所示,當P2. 7 為0 時,CPU 片外存儲器地址可選中SJA1000 ,CPU 通過地址對SJA1000 執行相應的讀寫操作。SJA1000的/ IN T 與89S51 的/ IN T0 相連, 89S51 也可以通
過中斷方式訪問SJA1000 。
4.2CAN 控制器與CAN 收發器的接口設計
SJA1000 通過引腳TX0/ RX0 或TX1/ RX1 與82C250 的引腳TXD/ RXD 相連。82C250 通過引腳CAN H 和CANL 與CAN 總線的CAN - H 和CAN - L 相連。
5 軟件設計
由于各節點都是分布在CAN 網絡的獨立功能模塊,因此CAN 通信模塊的軟件設計是系統的主體。CAN 通信包括:CAN 初始化、CAN 數據發送和CAN 數據接收。
(1) CAN 初始化。主要完成SJA1000 的初始化并設置相應的通信參數。SJA1000 的初始化在復位模式下進行;然后設置驗收濾波方式和波特率參數;只有當控制寄存器(CR) 中的復位要求位(CR.0) 置高時,初始化相關的寄存器才能被訪問。CAN
協議物理層中的同步跳轉寬度和通信波特率的大小由總線定時器B TR0 和B TR1 決定。對系統中的所有節點,這兩個寄存器的內容必須相同,否則無法通信。初始化流程如圖5 所示。
(2) CAN 數據發送。發送報文時,發送緩沖區對寫操作是鎖定的,微控制器89S51 必須查詢狀態寄存器的發送緩沖區狀態標志TBS ,以確定是否可以將新的報文寫入發送緩沖區,程序流程圖如圖6所示。
(3) CAN 數據接收。
展開 國際標準 ISO11898-5 道路車輛-----控制器局域網絡（CAN）
在CAN節點未連接到總線的情況下，每個CAN節點的CAN_L和CAN_H節點應當按照表7給出的參數進行測試。
