智能家居技术:CAN总线技术

CAN是Controller Area Network的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型和对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为了适应“减少线束的数量”“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN通信协议。此后，CAN通过IS0 11898和IS0 11519进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。

1.CAN总线的优势

CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。较之许多RS-485基于R线构建的分布式控制系统而言，基于CAN总线的分布式控制系统在以下方面具有明显的优越性。

1）网络各节点之间的数据通信实时性强

首先，CAN控制器工作于多种方式，网络中的各节点都可根据总线访问优先权（取决于报文标识符）采用无损结构的逐位仲裁的方式竞争向总线发送数据，且CAN协议废除了站地址编码，而代之以对通信数据进行编码，这可伎不同的节点同时接收到相同的数据，这些特点使得CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强，并且容易构成冗余结构，提高系统的可靠性和系统的灵活性。而利用RS-485只能构成主从式结构系统，通信方式也只能以主站轮询的万式进行，系统的实时性、可靠性较差。

2）缩短了开发周期

CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连，而CANH端的状态只能是高电平或悬净状态，CANL端只能是低电平或悬浮状态。这就保证不会出现在RS-485网络中的现象，即当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，导致总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象。而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能，以使总线上其他节点的操作不受影响，从而保证不会出现在网络中，因个别节点出现问题，使得总线处于“死锁”状态。而且，CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现，从而大大降低了系统开发难度，缩短了开发周期，这些是仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。

3）已形成国际标准的现场总线

另外，与其他现场总线比较而言，CAN总线是具有通信速率高、容易实现、性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线。这些也是CAN总线应用于众多领域、具有强劲的市场竞争力的重要原因。

4）最有前途的现场总线之一

CAN即控制器局域网络，属于工业现场总线的范畴。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能和独特的设计，CAN总线越来越受到人们的重视。它在汽车领域中的应用是最广泛的，世界上一些著名的汽车制造厂商，如奔驰（Benz）、宝马（BMW）、保时捷（Porsche）、劳斯莱斯（Rolls-Royce）和美洲豹（Jaguar）等都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时， 由于CAN总线本身的特点，其应用范围己不再局限于汽车行业，而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。其典型的应用协议有 SAE J1939/IS0 11783. CANopen， CANaerospace， DeviceNet. NMEA 2000等。