CAN总线学习系列之— CAN总线特点介绍

CAN 总线作为一种工业界的流行总线广泛应于工业自动化、多种控制设备、交通工具、医疗仪器以及建筑、环境控制等各个行业中，它是是一种多主机局域网，所以这样 一种总线的潜力是很巨大的，接下来将写几篇入门的小文章，来介绍一下CAN的学习和开发方法，主要是配合我们的开发板，其实入门还是很容易的，通过这几篇 文章如果你能建立起一个初步的概念，能够自己搭起自己的一个节点（包括硬件和软件），那就说明你学会了CAN的基本开发技术，实际的工业现场CAN的开发 不是那么简单，包括很多要考虑的因素如隔离、可靠性等，但是我们作为初学者建立起基本的概念还是很重要的，基础一旦打好，等到了实际工作中，就会如鱼得 水，所以希望正要或是想开发CAN的朋友们能够喜欢这一系列小文章，如果某一篇甚至是某一句话能够给你带来启迪，那将是我最最高兴的，希望大家踊跃评论或 是参与讨论，给我一下写下去的信心，呵呵，可以加入我们的群。
下面正题正式开始喽！第一篇，当然要介绍一下什么是“能”总线（CAN总线）呵呵
CAN总线的特点
CAN(Controller Area Network)总线，也称控制器局部网，属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布控制或实时控制的串行通信网络。由于采用了许多新技术及独特的设 计，CAN总线与一般的通信总线相比，它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。其特点如下：
CAN为多主工作方式，网络上任何一个节点均可在任意时刻主动地向 网络上其它节点发送信息，而不分主从。
在报文标识符上，CAN上的节点分成不同的优先级，可满足不同的实时要求，优先级高的数据最多可在134us内得到传输。
CAN采用非破坏总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息出现冲突时，优先级低的节点会主动地退出发送，而优先级高的节点可以不受影响的继续传输数据，从而大大节省了总线冲突的仲裁时间。尤其是网络负载很重的情况下，也不会出现网络瘫痪情况(以太网则可能)。
CAN节点只需通过报文的标识符滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据。
CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5kbps以下)；通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m)。
CAN上的节点数主要取决于总线驱动电路，目前可达110个。在标准帧的报文标识符有11位，而在扩展帧的报文标识符(29位)个数几乎不受限制。
报文采用短帧格式，传输时间短，受干扰概率低，保证了数据出错率极低。
CAN的每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，具有极好的检错效果。
CAN的通讯介质可以为双绞线、同轴电缆或光纤，选择灵活。
CAN节点在错误帧的情况下具有自动关闭输出功能，而总线上其它节点的操作不受影响。
CAN总线具有较高的性能价格比。它结构简单，器件容易购置，每个节点的价格较低，而且开发技术容易掌握，能充分利用现有的单片机开发工具。
CAN 协议也是建立在国际标准组织的开放系统互联模型基础上的。不过，由于CAN的数据结构简单，又是范围较小的局域网，其模型结构只取OSI底层的物理层、数 据链路层和应用层3层，不需要其他中间层，应用层数据直接取自数据链路层或直接向数据链路层写数据。结构层次少，利于系统中实时控制信号的传送。
CAN总线的位数值表示
CAN 总线上采用“显性”(Dominant)和“隐性”(Recessive)两个互补的逻辑值表示“0”和“1”。当总线上出现同时发送显性和隐性位时，其 结果是总线数值为显性(即“0”与“1”的结果为“0”)。如下图所示，VCAN-H和VCAN-L为CAN总线收发器和总线间的两接口引脚，信号是以两 线间的“差分”电压形式出现。在隐性状态，VCAN-H和VCAN-L被固定在平均值附近，Vdiff近似于0。在总线空闲或隐性期间，发送隐性位。显性 位以大于最小阀值的差分电压表示。