CAN总线总结

CAN总线技术学习(一）

CAN总线是控制器局域网络（Controller Area Network，CAN)的简称，是德

国BOSCH公司开发,是国际上应用最广泛的现场总线之一，CAN最大的树 总线已成为汽

车计算机和嵌入式工控局域网标准总线。

为了全面了解CAN总线，需要先对其有个整体的概念，这中间还有一个小

故事，一个应届毕业生到公司去元宵节有哪些风俗 应聘，负责招聘的经理问他：“你会哪方面的技

术？”，毕业生说：“我会CAN总线”,经理疑惑的问:“你会看什么总线？”。那

么什么是CAN总线呢?

1、首先CAN总线是一种串行总线，不是并行的，是用来传输电子数据的,

就像串口总线、USB总线、以太网一样；

2、CAN总线是半双工传输模式，发的时候不能收，收的时候不能发；

3、CAN总线使用双线传输,一根定义为CAN_H,一根定义为CAN_L,使用差

分信号传输(差分信号就是通过计算两线压差）;

4、CAN总线的波特率最高可达1Mbps，传输距离最远10公里，传输波特

率和传输距离成反比，波特率越高有效传输距离越短；

5、组网时总线两端CAN_H和CAN_L之间要分别连接一个120欧的终端电

阻（起吸收反射波、高频抗干扰的作用)。

那么CAN总线有什么优势呢？

1、CAN总线作为现场总线只有两根传输线，比以太网组网简单,成本也低很

多，在不需要大数据量传输的设备通讯上有相当的优势；

2、CAN总线使用差分信号和屏蔽线传输，抗干扰能力强，数据传输稳定，

因为在某点有干扰时两根信号会被同步干扰,不会影响信号传输的信息；

3、CAN总线波特率最高可达1Mbps，传输速率相对串口快很多，同时总线

协议中加入CRC校验，相对于串口的奇偶校验，数据安全性强；

4、CAN总线使用差分双线传输，易于组网，布线简单;

5、CAN总线通讯不分主从,网络上每个设备都可以主动发送数据；

6、CAN总线协议应用非破坏性逐位仲裁机制，即通过发送帧的帧ID的大

小作为优先级判断网络上数据发送冲突,优先级高的信息发送，优先级低

的数据停止发送,极大提供总线的利用率;

7、CAN总线协议设置对发送的自动重发机制,当发送监测到发送冲突时，停

止发送，等总线空闲后自动重发；

8、通过设置总线控制器中验收寄存器和屏蔽寄存器，可以使节点在硬件层

允许接收某些帧或屏蔽接收某些无用帧，节约单片机ECU接收和判断处

理读中国朗诵稿 的时间。

综上所述，CAN总线在设计成本、传输速率、传输稳定性、传输安全性、

易于组网以及总线协议完善设计方面的优势，使其在现代汽车、工控局域网络领

域得到广泛的应用。

CAN总线既然作为一种现场总线，用途就是在不同设备间传输数据，基本

的逻辑框图如图1所示：

图1 CAN总线逻辑框图

CAN总线通讯主要包括：主控制器(一般为单片机)、CAN总线控制器(图例为

SJA1000，方框中为一个芯片器件）和收发器，主控制器初始化设置CAN总线控

制器工作，CAN总线控制器为主要CAN总线逻辑器件，负责将数据转换为总线协

议串行信号和将收发器接收到的信号转换为有效数据，并屏蔽无效数据，监测故

障错误并报告，收发器将CAN总线收发信号转换成半双工CAN总线差分信号.有

的单片机将CAN控制器芯片功能集成在单片机中，如富士通MB90340系列、

STM32f10x系列等。

CAN总线组网的逻辑框图如图2所示：

如图所示,多关于春天的故事 个CAN总线节点通过差分信号连接到CAN总线网络上，网络两

端（CAN_H和CAN_L之间）分别连接一个120欧姆的终端电阻（吸收反射波，抗

干扰）。各节点不分主从，都可以主动向总线上发送CAN信息，也可以设置CAN

控制器的验收屏蔽寄存器有选择的接收总线上的信息。

图2 CAN总线网络框图

CAN总线技术学习（二）

CAN总线信息以帧的形式传输,每个帧包括多个段：起始位SOF、仲裁段、控

制段、数据段、CRC校验、确认位、结束位等，各个段依次串行被传输到总线上。

起始位、CRC校验、确认位和结束位由控制器硬件自动生成，软件可以配置仲裁

段、控制段和数据段的内容.每个CAN帧最多发送数据段长度为8个字节即64

位。

CAN总线协议有两种：CAN2。0A和CAN2.0B协议，CAN2。0A支持帧ID为11

位的标准帧，CAN2.0B协议支持帧ID为11位的标准帧和帧ID为29位的扩展帧,

如图1和图2所示。

图意式咖啡 1 CAN标准帧

图2 CAN扩展帧

下面解释几个CAN总线问题:

位填充:上述图中都提到位填充的问题，即当发送的一帧CAN信息中出现连

续5个相同位时，控制器会自动填充一个相反的位进去，控制器接收一帧CAN

信息时发现5个相同的位,也会自动把其后的一个翻转位去掉。那么可能我们会

问为什么要做这种看似无用的操作呢？因为CAN总线通讯属于异步通讯，虽然通

讯双方约定设定相同的波特率通讯，但是每一位（bit）的宽度也不可能绝对相

同,多个相同的位累积起来可能出现较大的误差，造成接收信息出错，那么如何

解决这个问题呢？CAN协议中规定在位跳转时要做同步补偿，那么这样可以消除

多个位累积造成的错误,但是如果CAN帧信息连续出现多个0或1，接收方没办

法监测到翻转位,不能做出正确的补偿，可能导致发送方发了10位0，接收方监

测出11个0出来的情况出现，所以当发送方连续发送5个0时，要位填充一个

1进去，然后再发送下面的位，而接收方接收到5个0后接收到下面的1可以做

出相应的同步补偿，同时要丢弃这个填充位。按照CAN协议规定如果在CAN信息

中接收到连续6个以上的相同位被认为是错误信息，CAN控制器错误计数加1。

CAN协议:如上图所示，标准帧标识符（帧ID)有11位，扩展帧标识符（帧

ID）有29位，CAN2。0B协议也兼容CAN2。0A协议，可以同时识别标准帧和扩

展帧.标准帧和扩展帧的区别在于IDE位，IDE为0时表示标准帧,IDE为1时表

示扩展帧。

CAN信号：CAN总线使用一对差分信号通讯，即CAN_H和CAN_L，通过识别它

们的压差获取0或1的信息，上电后两个信号对地下雪简笔画 都会有一定的电压，即V_CANH

和V_CANL，通过判断V_CANH-V_CANL识别信息,总线信号分为显性（压差为1V

以上,也即数字0）和隐性（压差小于0.5V，也即数字1）。一般在没有数据通讯

时V_CANH和V_CANL都为黄骨鱼的做法 2。5V，所以CAN总线默认为没有压差（隐性，数字1）,

当有起始位SOF（数字0，显性）时每个网络上的节点都能监测到，准备接收信

息，如图3所示。

图3 CAN总线电压示意图

逐位仲裁机制：CAN节点发送的信息都会被自己接收并判断。当CAN总线上

两个节点同时发送CAN信息时，CAN节点也会比较自己发送的数据和接收的数据

是否一致，由于CAN信号有显性（数字0，压差大于1V)和隐性（数据1，压差

小于0.5V）两种，当一个节点发送0而另一个节点发送1时，总线表现为显性0，

那么发送1的节点监测到后知道发送总线冲突,自动退出发送，所以可以看出，

CAN总线信息小的优先级高。通过这种方式可以实现非破坏性逐位仲裁，优先级

高的节点正常发送，不受任何影响.

CAN总线技术学习（三）

CAN控制器比较通用的是SJA10怎么给文档加密码 00T，收发器使用比较多的是TAJ1050或

82C250,学习CAN总线首先需要准备一块开发板，现在CAN总线开发板很多，一

般都是单片机带CAN控制器和收发器的方式。各种接口的CAN设备也很多,USB

接口、PCI接口，智能非智能的很多种，相对而言，广州周立功的产品种类多,

软件兼容性高,可以参考使用。

学习CAN软件开发，首先就是要熟悉CAN控制器的寄存器配置，不同的CAN

控制器寄存器不同，如何设置也不同，市面上通用的就是SJA1000T的控制器，

芯片中文资料可在网上下载，网上也有很多软件例程，学习起来相对容易。对于

一些集成CAN控制器的单片机来说，CAN寄存器控制一般都不同，总体来说主要

包括三部分：初始化、接收（中断）、发送，流程图分别如图1、2、3所示。

图1 CAN初始化流游蛇 程

图2 CAN发送数据流程

图3 中断接收流程

对于CAN总线控制器初始化，主要设置：通讯波特率、验收寄存器、屏蔽

寄存器及滤波方式、设置中断使能等，对于SJA1000首先要设置模式寄存梦见领导人 器，

还要设置输出控制寄存器等.SJA1000支持两种模式：Basic CAN模式(只支持标

准帧）和Peli CAN模式（支持标准帧和扩展帧），在使用两种模式前需要先在模

式寄存器中设置，默认是Basic CAN，因为两种模式下寄存器的地址和含义有区

别.