一、CAN總線的概述

　　CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統中，均嵌入CAN控制裝置。由于這些系統之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數量也隨之增加。一個由CAN 總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節點。實際應用中，節點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN,進行大量數據的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發出面向汽車的CAN 通信協議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網絡的標準協議。

　　二、CAN總線的分層結構

　　CAN遵從OSI模型，按照OSI基準模型，CAN結構劃分為兩層：數據鏈路層和物理層，如下圖所示

　　1.按照IEEE 802.2和802.3 標準，數據鏈路層又劃分為：

　　1)邏輯鏈路控制(LLC-Logic link Control)。

　　2)媒體訪問控制(MAC-Medium Access Control)。

　　2.物理層又劃分為：

　　1)物理信令(PLS-Physical Signalling)。

　　2)物理媒體附屬裝置(PMA-Physical Medium Attachment)。

　　3)媒體相關接口(MDI-Medium Dependent Interface)。

　　MAC子層運行借助稱之為“故障界定實體(FCE)”的管理實體進行監控。故障界定是使判別短暫干擾和永久性故障成為可能的一種自檢機制。物理層可借助檢測和管理物理媒體故障實體進行監控(例如總線短路或中斷，總線故障管理)。LLC和MAC兩個同等的協議實體通過交換幀或協議數據單元(PDU-Protocol Data Unit)和(N)-用戶數據組成，為傳送一個NPDU,(N-1)層實體必須通過(N-1)服務訪問點(SAP-Service Access Point)[(N-1)-SAP].NPDU借助于(N-1)層服務數據單元(SDU-Service Data U nit)[(N-1)-SDU]傳至(N-1)層，其服務功能允許NPDU的傳送。SDU是接口數據，對其識別預先在(N)層實體間進行，亦即，它表示邏輯數據單元由服務進行傳送。CAN協議的數據鏈層既不提供分配一個SDU至多個PDU,也不提供分配多個SDU至一個PDU的方法，亦即，NPDU直接由相應的NSDU和層指定控制信息N-PCI構成。

　　三、CAN總線的原理介紹

　　當CAN總線上的一個節點(站)發送數據時，它以報文形式廣播給網絡中所有節點。對每個節點來說，無論數據是否是發給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符，定義了報文的優先級，這種報文格式稱為面向內容的編址方案。在同一系統中標識符是唯一的，不可能有兩個站發送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。當一個站要向其它站發送數據時，該站的CPU將要發送的數據和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片，并處于準備狀態;當它收到總線分配時， 轉為發送報文狀態。CAN芯片將數據根據協議組織成一定的報文格式發出，這時網上的其它站處于接收狀態。每個處于接收狀態的站對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發給自己的，以確定是否接收它。