CAN總線(xiàn)技術(shù)詳解

CAN，全稱(chēng)為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應用最廣泛的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。最初，CAN被設計作為汽車(chē)環(huán)境中的微控制器通訊，在車(chē)載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車(chē)電子控制網(wǎng)絡(luò )。比如：發(fā)動(dòng)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。

一個(gè)由CAN 總線(xiàn)構成的單一網(wǎng)絡(luò )中，理論上可以?huà)旖訜o(wú)數個(gè)節點(diǎn)。實(shí)際應用中，節點(diǎn)數目受網(wǎng)絡(luò )硬件的電氣特性所限制。CAN 可提供高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實(shí)時(shí)控制變得非常容易。另外，硬件的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾能力。

CAN總線(xiàn)技術(shù)原理

CAN總線(xiàn)使用串行數據傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線(xiàn)上運行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線(xiàn)上總線(xiàn)協(xié)議支持多主控制器。CAN與I2C總線(xiàn)的許多細節很類(lèi)似，但也有一些明顯的區別。

當CAN總線(xiàn)上的一個(gè)節點(diǎn)（站）發(fā)送數據時(shí)，它以報文形式廣播給網(wǎng)絡(luò )中所有節點(diǎn)。對每個(gè)節點(diǎn)來(lái)說(shuō)，無(wú)論數據是否是發(fā)給自己的，都對其進(jìn)行接收。

每組報文開(kāi)頭的11位字符為標識符，定義了報文的優(yōu)先級，這種報文格式稱(chēng)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(gè)站發(fā)送具有相同標識符的報文。當幾個(gè)站同時(shí)競爭總線(xiàn)讀取時(shí)，這種配置十分重要。

當一個(gè)站要向其它站發(fā)送數據時(shí)，該站的CPU將要發(fā)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(tài)；當它收到總線(xiàn)分配時(shí)，轉為發(fā)送報文狀 態(tài)。

CAN芯片將數據根據協(xié)議組織成一定的報文格式發(fā)出，這時(shí)網(wǎng)上的其它站處于接收狀態(tài)。每個(gè)處于接收狀態(tài)的站對接收到的報文進(jìn)行檢測，判斷這些報文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。

由于CAN總線(xiàn)是一種面向內容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在CAN總線(xiàn)中加進(jìn)一些新站而無(wú)需在硬件或 軟件上進(jìn)行修改。

當所提供的新站是純數據接收設備時(shí)，數據傳輸協(xié)議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過(guò)程同步化，即總線(xiàn)上控制器需要測量數據時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無(wú)須每個(gè)控制器都有自己獨立的傳感器。

CAN支持四類(lèi)信息幀類(lèi)型

1、數據幀

CAN協(xié)議有兩種數據幀類(lèi)型標準2.0A和標準2.0B。兩者本質(zhì)的不同在于ID的長(cháng)度不同。在2.0A類(lèi)型中，ID的長(cháng)度為l l位；在2.0B類(lèi)型中ID為29位。一個(gè)信息震中包括7個(gè)主要的域：幀起始域——標志數據幀的開(kāi)始，由一個(gè)顯性位組成。

仲裁域——內容由標示符和遠程傳輸請求位（RTR）組成，RTR用以表明此信息幀是數據幀還是不包含任何數據的遠地請求幀。當2.0A的數據幀和2.0B的數據幀必須在同一條總線(xiàn)上傳輸時(shí)，首先判斷其優(yōu)先權，如果ID相同，則非擴展數據幀的優(yōu)先權高于擴展數據幀。

控制域——r0、r1是保留位，作為擴展位，DLC表示一幀中數據字節的數目。數據域——包含0～8字節的數據。

校驗域——檢驗位錯用的循環(huán)冗余校驗域，共15位。應答域——包括應答位和應答分隔符。正確接收到有效報文的接收站在應答期間將總線(xiàn)值為顯性電平。幀結束——由七位隱性電平組成。

2、遠程幀

遠程幀接受數據的節點(diǎn)可通過(guò)發(fā)遠程幀請求源節點(diǎn)發(fā)送數據。它由6個(gè)域組成：幀起始、仲裁域、控制域、校驗域、應答域、幀結束。

3、錯誤指示幀

錯誤指示幀由錯誤標志和錯誤分界兩個(gè)域組成。接收節點(diǎn)發(fā)現總線(xiàn)上的報文有誤時(shí)，將自動(dòng)發(fā)出“活動(dòng)錯誤標志”其他節點(diǎn)檢測到活動(dòng)錯誤標志后發(fā)送“錯誤認可標志”。

4、超載幀

超載幀由超載標志和超載分隔符組成。超載幀只能在一個(gè)幀結束后開(kāi)始。當接收方接收下一幀之前，需要過(guò)多的時(shí)間處理當前的數據，或在幀問(wèn)空隙域檢測到顯性電平時(shí)，則導致發(fā)送超載幀。

5、幀間空隙

幀間空隙位于數據幀和遠地幀與前面的信息幀之間，由幀間空隙和總線(xiàn)空閑狀態(tài)組成。幀間空隙是必要的，在此期間， CAN不進(jìn)行新的幀發(fā)送，為的是CAN控制器在下次信息傳遞前有時(shí)間進(jìn)行內部處理操作。當總線(xiàn)空閑時(shí)CAN控制器方可發(fā)送數據。

CAN總線(xiàn)的發(fā)展歷程

在 1980 年的早些時(shí)候，Bosch 公司的工程師就開(kāi)始論證當時(shí)的串行總線(xiàn)用于客車(chē)系統的可行性。因為沒(méi)有一種現成的網(wǎng)絡(luò )方案能夠完全滿(mǎn)足汽車(chē)工程師們的要求，于是，在 1983 年初，Uwe Kiencke  開(kāi)始研究一種新的串行總線(xiàn)。

新總線(xiàn)的主要方向是增加新功能、減少電氣連接線(xiàn) ，使其能夠用于產(chǎn)品。來(lái)自 Mercedes-Benz  的工程師較早制定了總線(xiàn)的狀態(tài)說(shuō)明，而 Intel 也準備作為半導體生產(chǎn)的主要廠(chǎng)商。

1986 年 2 月，CAN 誕生了。在底特律的汽車(chē)工程協(xié)會(huì )大會(huì )上，由 Bosch 公司研究的新總線(xiàn)系統被稱(chēng)為“汽車(chē)串行控制器局域網(wǎng)” 。Uwe Kiencke、 Siegfried Dais  和 Martin Litschel 分別介紹了這種多主網(wǎng)絡(luò )方案。

此方案基于非破壞性的仲裁機制，能夠確保高優(yōu)先級報文的無(wú)延遲傳輸。并且，不需要在總線(xiàn)上設置主控制器。此外，CAN 之父——上述幾位教授和 Bosch 公司的 Wolfgang Borst、Wolfgang Botzenhard、Otto Karl、Helmut Schelling、Jan Unruh  已經(jīng)實(shí)現了數種在 CAN 中的錯誤檢測機制。

該錯誤檢測也包括自動(dòng)斷開(kāi)故障節點(diǎn)功能，以確保能繼續進(jìn)行剩余節點(diǎn)之間的通訊。傳輸的報文并非根據報文發(fā)送器/接收器的節點(diǎn)地址識別，而是根據報文的內容識別。同時(shí)，用于識別報文的標識符也規定了該報文在系統中的優(yōu)先級。

當關(guān)于這種革新的通訊方案的大部分文字內容制定之后，于 1987 年中期，Intel 提前計劃 2 個(gè)月交付了首枚 CAN 控制器：82526，這是 CAN 方案首次通過(guò)硬件實(shí)現。僅僅用了四年的時(shí)間，設想就變成了現實(shí)。

不久之后，Philips  半導體推出了 82C200。這兩枚最先的 CAN 控制器在驗收濾波和報文控制方面有許多不同。一方面，由Intel主推的FullCAN比由Philips主推的BasicCAN占用較少的CPU載荷；另一方面， FullCAN器件所能接收的報文數目相對受到限制，BasicCAN 控制器僅需較少的硅晶體。

今天的 CAN 控制器中，“孫子”輩們在同一模塊中的驗收濾波和報文控制方面仍有相當的不同，制造出 BasicCAN 和 FullCAN 兩大陣營(yíng)。

標準化與一致性。

盡管當初研究 CAN 的起點(diǎn)是應用于客車(chē)系統，但 CAN 的第一個(gè)市場(chǎng)應用卻來(lái)自于其他領(lǐng)域。特別是在北歐，CAN 早已得到非常普遍的應用。在荷蘭，電梯廠(chǎng)商 Kone 使用 CAN  總線(xiàn)。

瑞士工程辦公室 Kvaser已建議將 CAN 應用至一些紡織機械廠(chǎng)（Lindauer Dornier 和 Sulzer），并由他們提供機器的通訊協(xié)議。這一領(lǐng)域中，在 Lars-Berno Fredriksson 的領(lǐng)導下，公司建立了“CAN 紡織機械用戶(hù)集團”。

到 1989 年，他們已研究出通訊原理，并于 1990 年早期幫助建立“CAN Kingdom”開(kāi)發(fā)環(huán)境。盡管 CAN Kingdom 并不是一種基于 OSI 參考模型的應用層，但它被認為是基于 CAN 的高層協(xié)議的原型。

在荷蘭，Philips 醫療系統決定使用 CAN 構成 X 光機的內部網(wǎng)絡(luò )，成為 CAN 的工業(yè)用戶(hù)。大多數 CAN 的先行者使用單片電路的方法，通訊功能、網(wǎng)絡(luò )管理、應用代碼組合在同一個(gè)軟件之中。即使一些用戶(hù)有較多的標準模塊可供利用，但面對所有的解決方案，他們也一定存在著(zhù)缺陷。

在 1990 年的早些時(shí)候，開(kāi)始籌劃成立一個(gè)用戶(hù)組織，從而將不同的解決方案標準化。

J1939，這也是一個(gè)基于 CAN 的應用子協(xié)議，由 SAE 的 Truck and Bus 協(xié)會(huì )制定。J1939是一個(gè)非模塊化的方案，簡(jiǎn)單易學(xué)，但靈活性很差。當然，生產(chǎn) CAN 模塊集成器件的 15 家半導體廠(chǎng)商主要聚焦于汽車(chē)工業(yè)。

從 1990 年中期起，Infineon公司和 Motorola 公司已向歐洲的客車(chē)廠(chǎng)商提供了大量的 CAN 控制器。從 1990 年后期起，遠東的半導體廠(chǎng)商也開(kāi)始提供 CAN 控制器。1994 年，NEC  推出了CAN 芯片 72005。

從 1992 年起，Mercedes-Benz開(kāi)始在他們的高級客車(chē)中使用 CAN 技術(shù)。第一步使用電子控制器通過(guò) CAN 對發(fā)動(dòng)機進(jìn)行管理；第二步使用控制器接收人們的操作信號。這就使用了 2 個(gè)物理上獨立的CAN 總線(xiàn)系統，它們通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接。其他的客車(chē)廠(chǎng)商也紛紛趕來(lái)斯圖加特學(xué)習，在他們的客車(chē)上也使用 2套 CAN 總線(xiàn)系統。

盡管 CAN 協(xié)議已經(jīng)有很長(cháng)的歷史，但它仍處在改進(jìn)之中。一個(gè)由數家公司組成的 ISO任務(wù)組織定義了一種時(shí)間觸發(fā) CAN 報文傳輸的協(xié)議?，F在，CAN 在全球市場(chǎng)上仍然處于起始點(diǎn)，汽車(chē)廠(chǎng)商將會(huì )在他們所生產(chǎn)汽車(chē)的串行部件上使用 CAN。

另外，大量潛在的新應用（例如：娛樂(lè )）正在呈現——不僅可用于汽車(chē)，也可用于家庭消費。同時(shí)，結合高層協(xié)議應用的特殊保安系統對 CAN 的需求也正在穩健增長(cháng)。德國專(zhuān)業(yè)委員會(huì ) BIA 和德國安全標準權威 TüV  已經(jīng)對一些基于 CAN 的保安系統進(jìn)行了認證。

CAN總線(xiàn)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。

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(fǎng)問(wèn)控制（MAC-Medium Access Control）。

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(guān)接口（MDI-Medium Dependent Interface）。

MAC子層運行借助稱(chēng)之為“故障界定實(shí)體（FCE）”的管理實(shí)體進(jìn)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(shí)體進(jìn)行監控（例如總線(xiàn)短路或中斷，總線(xiàn)故障管理）。

LLC和MAC兩個(gè)同等的協(xié)議實(shí)體通過(guò)交換幀或協(xié)議數據單元（PDU-Protocol Data Unit）和（N）-用戶(hù)數據組成，為傳送一個(gè)NPDU,（N-1）層實(shí)體必須通過(guò)（N-1）服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)（SAP-Service Access Point）[（N-1）-SAP].NPDU借助于（N-1）層服務(wù)數據單元（SDU-Service Data U nit）[（N-1）-SDU]傳至（N-1）層，其服務(wù)功能允許NPDU的傳送。

SDU是接口數據，對其識別預先在（N）層實(shí)體間進(jìn)行，亦即，它表示邏輯數據單元由服務(wù)進(jìn)行傳送。CAN協(xié)議的數據鏈層既不提供分配一個(gè)SDU至多個(gè)PDU,也不提供分配多個(gè)SDU至一個(gè)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。

CAN總線(xiàn)的特點(diǎn)

CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，使人們樂(lè )于選擇。這些優(yōu)越的特點(diǎn)包括：

1、多主控制

當總線(xiàn)空閑時(shí)，連接到總線(xiàn)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(xiàn)的設備獲得在總線(xiàn)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)設備同時(shí)開(kāi)始發(fā)送信息，那么發(fā)送最高優(yōu)先級ID消息的設備獲得發(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(mǎn)足預先定義的格式。當總線(xiàn)沒(méi)有被占用的時(shí)候，連接在總線(xiàn)上的任何設備都能起動(dòng)新信息的傳輸，如果兩個(gè)或更多個(gè)設備在同時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸，通過(guò)ID來(lái)決定優(yōu)先級。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。

如果2個(gè)或者更多的設備在同一時(shí)刻啟動(dòng)信息的傳輸，在總線(xiàn)上按照信息所包含的ID的每一位來(lái)競爭，贏(yíng)得競爭的設備（也就是具有最高優(yōu)先級的信息）能夠繼續發(fā)送，而失敗者則立刻停止發(fā)送并進(jìn)入接收操作。因為總線(xiàn)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、系統的靈活性

連接到總線(xiàn)上的單元并沒(méi)有類(lèi)似地址這樣的標識，所以，添加或去除一個(gè)設備，無(wú)需改變軟件和硬件，或其它設備的應用層軟件。

4、通信速度

可以設置任何通訊速度，以適應網(wǎng)絡(luò )規模。

對一個(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、遠程數據請求

可以通過(guò)發(fā)送“遙控幀”，請求其他單元發(fā)送數據。

6、錯誤檢測、錯誤通知、錯誤恢復功能

所有單元均可以檢測出錯誤（錯誤檢測功能）。檢測到錯誤的單元立刻同時(shí)通知其它所有的單元（錯誤通知功能）。如果一個(gè)單元發(fā)送信息時(shí)檢測到一個(gè)錯誤，它會(huì )強制終止信息傳輸，并通知其它所有設備發(fā)生了錯誤，然后它會(huì )重傳直到信息正常傳輸出去（錯誤恢復功能）。

7、錯誤隔離

在CAN總線(xiàn)上有兩種類(lèi)型的錯誤：暫時(shí)性的錯誤（總線(xiàn)上的數據由于受到噪聲的影響而暫時(shí)出錯）；持續性的錯誤（由于設備內部出錯（如驅動(dòng)器壞了、連接有問(wèn)題等）而導致的）。CAN能夠區別這兩種類(lèi)型，一方面降低常出錯單元的通訊優(yōu)先級以阻止對其它正常設備的影響，另一方面，如果是一種持續性的錯誤，將這個(gè)設備從總線(xiàn)上隔離開(kāi)。

8、連接

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

CAN與其它通信方案的比較

CAN總線(xiàn)與其它通信網(wǎng)的不同之處在于：

一是報文傳送中不包含目標地址，它是以全網(wǎng)廣播為基礎。各接收站根據報文中反映數據性質(zhì)的標識符過(guò)濾報文，該收的收下，不該收的丟棄。其好處是可在線(xiàn)上網(wǎng)下網(wǎng)、即插即用和多站接收；

二是特別強化了對數據安全性的關(guān)注，滿(mǎn)足控制系統及其它較高數據要求的系統需求。

在實(shí)踐中，有兩種重要的總線(xiàn)分配方法：按時(shí)間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個(gè)節點(diǎn)是否申請總線(xiàn)，都對每個(gè)節點(diǎn)按最大期間分配。由此，總線(xiàn)可被分配給每個(gè)站并且是唯一的站，而不論其是立即進(jìn)行總線(xiàn)存取或在一特定時(shí)間進(jìn)行總線(xiàn)存取。

這將保證在總線(xiàn)存取時(shí)有明確的總線(xiàn)分配。在第二種方法中，總線(xiàn)按傳送數據的基本要求分配給一個(gè)站，總線(xiàn)系統按站希望的傳送分配。因此，當多個(gè)站同時(shí)請求總線(xiàn)存取時(shí)，總線(xiàn)將終止所有站的請求，這時(shí)將不會(huì )有任何一個(gè)站獲得總線(xiàn)分配。為了分配總線(xiàn)，多于一個(gè)總線(xiàn)存取是必要的。

CAN實(shí)現總線(xiàn)分配的方法，可保證當不同的站申請總線(xiàn)存取時(shí)，明確地進(jìn)行總線(xiàn)分配。這種位仲裁的方法可以解決當兩個(gè)站同時(shí)發(fā)送數據時(shí)產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò )的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線(xiàn)存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時(shí)總線(xiàn)不被占用。

甚至當總線(xiàn)在重負載情況下，以消息內容為優(yōu)先的總線(xiàn)存取也被證明是一種有效的系統。雖然總線(xiàn)的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請求都按重要性順序來(lái)處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò )中，如Ethernet,系統往往由于過(guò)載而崩潰，而這種情況在CAN中不會(huì )發(fā)生。

CAN總線(xiàn)的應用

CAN總線(xiàn)在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點(diǎn)以及其高性?xún)r(jià)比據定了它在許多領(lǐng)域有廣闊的應用前景和發(fā)展潛力。這些應用有些共同之處：CAN實(shí)際就是在現場(chǎng)起一個(gè)總線(xiàn)拓撲的計算機局域網(wǎng)的作用。

不管在什么場(chǎng)合，它負擔的是任一節點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)通信，但是它具備結構簡(jiǎn)單、高速、抗干擾、可靠、價(jià)位低等優(yōu)勢。CAN總線(xiàn)最初是為汽車(chē)的電子控制系統而設計的，目前在歐洲生產(chǎn)的汽車(chē)中CAN的應用已非常普遍，不僅如此，這項技術(shù)已推廣到火車(chē)、輪船等交通工具中。

汽車(chē)制造中的應用

應用CAN總線(xiàn)，可以減少車(chē)身布線(xiàn)，進(jìn)一步節省了成本，由于采用總線(xiàn)技術(shù)，模塊之間的信號傳遞僅需要兩條信號線(xiàn)。布線(xiàn)局部化，車(chē)上除掉總線(xiàn)外其他所有橫貫車(chē)身的線(xiàn)都不再需要了，節省了布線(xiàn)成本。

CAN總線(xiàn)系統數據穩定可靠，CAN總線(xiàn)具有線(xiàn)間干擾小、抗干擾能力強的特點(diǎn)。CAN總線(xiàn)專(zhuān)為汽車(chē)量身定做，充分考慮到了汽車(chē)上惡劣工作環(huán)境，比如點(diǎn)火線(xiàn)圈點(diǎn)火時(shí)產(chǎn)生的強大的反充電壓，電渦流緩沖器切斷時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機倉100℃左右的高溫。

隨著(zhù)安全性能日益受到重視,安全氣囊也將逐漸增多,以前是在駕駛員前面安裝一個(gè),今后側面與后座都會(huì )安裝安全氣囊,這些氣囊通過(guò)傳感器感受碰撞信號,通過(guò)CAN總線(xiàn)將傳感器信號傳送到一個(gè)中央處理器內,控制各安全氣囊的啟動(dòng)彈出動(dòng)作。

同時(shí),先進(jìn)的防盜設計也正基于CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。首先,確認鑰匙合法性的校驗信息通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳遞,改進(jìn)了加密算法,其校驗的信息比以往的防盜系統更豐富;其次,車(chē)鑰匙、防盜控制器和發(fā)動(dòng)機控制器相互儲存對方信息,而且在校驗碼中攙雜隨機碼,無(wú)法進(jìn)行破譯,從而提高防盜系統的安全性。而這些功能的實(shí)現無(wú)一不借助CAN總線(xiàn)來(lái)完成,CAN總線(xiàn)成為汽車(chē)智能化控制的“定海神針”。

在現代轎車(chē)的設計中,CAN已經(jīng)成為必須采用的裝置。奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車(chē)都采用了CAN作為控制器聯(lián)網(wǎng)的手段。據報道,中國首輛CAN網(wǎng)絡(luò )系統混合動(dòng)力轎車(chē)已在奇瑞公司試裝成功,并進(jìn)行了初步試運行。

在上海大眾的帕薩特和POLO汽車(chē)上也開(kāi)始引入了CAN總線(xiàn)技術(shù)。但總的來(lái)說(shuō),目前CAN總線(xiàn)技術(shù)在我國汽車(chē)工業(yè)中的應用尚處于試驗和起步階段,絕大部分的汽車(chē)還沒(méi)有采用汽車(chē)總線(xiàn)設計。國內在技術(shù)、設計和應用上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )總線(xiàn)的“深造”勢在必行。

大型儀器設備中的應用

大型儀器設備是一種參照一定步驟對多種信息采集、處理、控制、輸出等操作的復雜系統。過(guò)去這類(lèi)儀器設備的電子系統往往是在結構和成本方面占據相當大的部分，而且可靠性不高。采用CAN總線(xiàn)技術(shù)后，在這方面有了明顯改觀(guān)。

以醫療設備為例，病理分布式監控系統分別由中央控制式的中央監控單元和現場(chǎng)采集單元?，F場(chǎng)采集單元對醫院各室診斷測量?jì)x器進(jìn)行數據、圖像的實(shí)時(shí)采集，同時(shí)完成數據統計、存貯；中央監控單元可以定期或不定期地從現場(chǎng)采集單元獲取數據并完成圖像監測、數據統計、報表、打印及數據庫管理。

中央監控單元和現場(chǎng)采集單元之間通過(guò)CAN總線(xiàn)連接在一起，在這個(gè)網(wǎng)絡(luò )中，中央監控單元處于主控位置，而現場(chǎng)采集單元可以隨時(shí)響應中央監控單元的命令。其現場(chǎng)采集單元由單片機8C552及采集、存儲、顯示、遙控和通信模塊組成,每個(gè)現場(chǎng)采集單元可與10個(gè)測量?jì)x器相接。

Can總線(xiàn)是針對測控領(lǐng)域設計的，所以一次傳輸的報文量很小，一次報文量最大能夠承載的數據上限為8字節，這種小數據量的傳輸一方面能夠使得低優(yōu)先級事務(wù)的傳輸，另一方面也非常符合測控需求。針對can總線(xiàn)技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，非常適合應用于大型儀器系統模塊化之間的互相通信，采用模塊化組網(wǎng)的方式構建大型儀器系統。

工業(yè)控制中的應用

隨著(zhù)計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,傳統的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著(zhù)一場(chǎng)前所未有的變革,而工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò )化,更拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,帶來(lái)新的發(fā)展機遇。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域，CAN總線(xiàn)可作為現場(chǎng)設備級的通信總線(xiàn)，而且與其他的總線(xiàn)相比，具有很高的可靠性和性能價(jià)格比。這將是CAN技術(shù)開(kāi)發(fā)應用的一個(gè)主要的方向。

例如，瑞士一家公司開(kāi)發(fā)的軸控制系統ACS-E就帶有CAN接口。該系統可作為工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)從站，用于控制機床、機器人等。一方面通過(guò)CAN總線(xiàn)上上位機通信，另一方面可通過(guò)CAN總線(xiàn)對數字式伺服電機進(jìn)行控制。通過(guò)CAN總線(xiàn)最多可連接6臺數字式伺服電機。

目前CAN總線(xiàn)技術(shù)在工程機械上的應用越來(lái)越普遍。國際上一些著(zhù)名的工程機械大公司如CAT、VOLVO、利勃、海爾等都在自己的產(chǎn)品上廣泛采用CAN總線(xiàn)技術(shù)，大大提高了整機的可靠性、可檢測和可維修性，同時(shí)提高了智能化水平。而在國內，CAN總線(xiàn)控制系統也開(kāi)始在工程汽車(chē)的控制系統中廣泛應用，在工程機械行業(yè)中也正在逐步推廣應用。

智能家庭和生活小區管理中的應用

小區智能化是一個(gè)綜合性系統工程，要從其功能、性能、成本、擴充能力及現代相關(guān)技術(shù)的應用等多方面來(lái)考慮?；谶@樣的需求，采用CAN技術(shù)所設計的家庭智能管理系統比較適合用于多表遠傳、防盜、防火、防可燃氣體泄漏、緊急救援、家電控制等方面。

CAN總線(xiàn)是小區管理系統的一部分，負責將家庭中的一些數據和信號收集起來(lái)，并送到小區管理中心處理，CAN總線(xiàn)上的節點(diǎn)是每戶(hù)的家庭控制器、小區的三表抄收系統和報警監測系統，每戶(hù)的家庭控制系統可通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送報警信號，定期向自動(dòng)抄表系統發(fā)送三表數據，并接收小區管理系統的通告信息，如欠費通知、火警警報等。

該系統充分利用CAN技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢，構成住宅小區智能化檢測系統，系統集多表集抄、防盜報警、水電控制、緊急求助、煤氣泄漏報警、火災報警和供電監控子系統等功能，并提供遠程通訊服務(wù)。

機器人網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)中的應用

制造車(chē)間底層設備自動(dòng)化，近幾年仍是我國開(kāi)展新技術(shù)研究和新技術(shù)應用工程及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的主要領(lǐng)域，其市場(chǎng)需求不斷增大且越發(fā)活躍，競爭也日益激烈。伴隨著(zhù)工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化，目前機器人系統的應用大多要求采用機器人生產(chǎn)方式，這就要求多臺機器人能通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行互聯(lián)。

隨之而來(lái)的是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，這種連網(wǎng)的多機器人系統的調度、維護工作也變得尤為重要。制造車(chē)間底層電氣裝置聯(lián)網(wǎng)是近幾年內技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

其電器裝置包括有：運動(dòng)控制器、基于微處理器的傳感器、專(zhuān)用設備控制器等底層設備；在這些裝置所構成的網(wǎng)絡(luò )上另有車(chē)間級管理機、監控機或生產(chǎn)單元控制器等非底層裝置。結合實(shí)際情況和要求，將機器人控制器視為運動(dòng)控制器。

把CAN總線(xiàn)技術(shù)充分應用于現有的控制器當中，將可開(kāi)發(fā)出高性能的多機器人生產(chǎn)線(xiàn)系統。利用現有的控制技術(shù)，結合CAN技術(shù)和通信技術(shù)，通過(guò)對現有的機器人控制器進(jìn)行硬件改進(jìn)和軟件開(kāi)發(fā)，并相應地開(kāi)發(fā)出上位機監控軟件，從而實(shí)現多臺機器人的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)。

最終實(shí)現基于CAN網(wǎng)絡(luò )的機器人生產(chǎn)線(xiàn)集成系統。這樣做的好處很多，例如實(shí)現單根電纜串接全部設備，節省安裝維護開(kāi)銷(xiāo)；提高實(shí)時(shí)性，信息可共享；提高多控制器系統的檢測、診斷和控制性能；通過(guò)離線(xiàn)的任務(wù)調度、作業(yè)的下載以及錯誤監控等技術(shù)，把一部分人從機器人工作的現場(chǎng)徹底脫離出來(lái)。

CAN總線(xiàn)的數據通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計,CAN總線(xiàn)越來(lái)越受到人們的重視，它在汽車(chē)領(lǐng)域上的應用是最廣泛的。世界上一些著(zhù)名的汽車(chē)制造廠(chǎng)商大都采用了CAN總線(xiàn)來(lái)實(shí)現汽車(chē)內部控制系統與各檢測和執行機構間的數據通信。

同時(shí),由于CAN總線(xiàn)本身的特點(diǎn),其應用范圍目前已不再局限于汽車(chē)行業(yè),而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過(guò)程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。