基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)研究

基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)研究一、本文概述隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)的重要組成部分。其中，CAN（ControllerAreaNetwork）總線以其高可靠性、靈活性和優(yōu)秀的實(shí)時(shí)性，被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、機(jī)器人及工業(yè)自動(dòng)化等多個(gè)領(lǐng)域。CANopen協(xié)議，作為CAN總線的一種高層協(xié)議，為設(shè)備間的通信提供了統(tǒng)一的接口和標(biāo)準(zhǔn)，使得不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠無縫集成，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性。本文旨在深入研究基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)，首先介紹CANopen協(xié)議的基本原理和特點(diǎn)，包括其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信對(duì)象、設(shè)備模型等；接著分析CANopen協(xié)議在CAN總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)，如實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性等；然后，通過具體的案例或?qū)嶒?yàn)，探討CANopen協(xié)議在實(shí)際控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法、性能表現(xiàn)及可能存在的問題；對(duì)CANopen協(xié)議的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，并提出相應(yīng)的改進(jìn)建議。本文的研究不僅有助于深入了解CANopen協(xié)議和CAN總線控制系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)理，還能為實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中設(shè)備間的互聯(lián)互通提供有益的參考和指導(dǎo)。本文的研究也有助于推動(dòng)CANopen協(xié)議的不斷完善和發(fā)展，以適應(yīng)日益復(fù)雜的工業(yè)自動(dòng)化需求。二、CANopen協(xié)議概述CANopen協(xié)議是一種基于CAN總線的通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。CANopen協(xié)議在CAN總線的基礎(chǔ)上，通過定義一系列的設(shè)備配置文件（DeviceProfile）和應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換和控制功能。CANopen協(xié)議的核心是其設(shè)備配置文件，這些文件詳細(xì)規(guī)定了設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色、行為以及與其他設(shè)備間的通信方式。設(shè)備配置文件為各種工業(yè)設(shè)備提供了統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，使得不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠無縫集成，大大提高了系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性。在應(yīng)用層協(xié)議方面，CANopen協(xié)議定義了一系列的服務(wù)和數(shù)據(jù)對(duì)象。這些服務(wù)和數(shù)據(jù)對(duì)象用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換和控制功能。例如，通過發(fā)送讀/寫請(qǐng)求，主設(shè)備可以訪問從設(shè)備的數(shù)據(jù)對(duì)象，獲取設(shè)備狀態(tài)或發(fā)送控制指令。CANopen協(xié)議還支持設(shè)備間的廣播、組播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，滿足了不同場(chǎng)景下的通信需求。CANopen協(xié)議還提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)管理功能，如節(jié)點(diǎn)識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)配置、錯(cuò)誤處理等。這些功能保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行和故障的快速恢復(fù)。CANopen協(xié)議還具有良好的實(shí)時(shí)性，能夠滿足工業(yè)控制系統(tǒng)中對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用。CANopen協(xié)議作為一種基于CAN總線的通信協(xié)議，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其設(shè)備配置文件和應(yīng)用層協(xié)議為設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換和控制功能提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，提高了系統(tǒng)的兼容性和可擴(kuò)展性。CANopen協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)管理功能和實(shí)時(shí)性也保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行和實(shí)時(shí)性能。因此，研究基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)對(duì)于推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。三、CAN總線控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)CAN總線控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)主要包括硬件層、驅(qū)動(dòng)層、協(xié)議層和應(yīng)用層。這四個(gè)層次共同協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了CAN總線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效通信。硬件層是CAN總線控制系統(tǒng)的最底層，主要包括CAN控制器和CAN收發(fā)器。CAN控制器負(fù)責(zé)處理CAN協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，包括位編碼、位定時(shí)、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤處理、幀發(fā)送和幀接收等功能。CAN收發(fā)器則負(fù)責(zé)將CAN控制器輸出的邏輯電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN總線上可以傳輸?shù)牟罘蛛娖叫盘?hào)，以及將CAN總線上的差分電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為CAN控制器可以接收的邏輯電平信號(hào)。驅(qū)動(dòng)層是連接硬件層和應(yīng)用層的橋梁，主要負(fù)責(zé)為上層提供統(tǒng)一的硬件接口。驅(qū)動(dòng)層需要實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件層的初始化、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的操作，以及對(duì)硬件層錯(cuò)誤的檢測(cè)和處理。驅(qū)動(dòng)層的設(shè)計(jì)需要充分考慮硬件的特性和性能，以保證上層應(yīng)用的穩(wěn)定性和效率。協(xié)議層是CAN總線控制系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)了CAN協(xié)議的核心功能，包括消息的封裝、消息的傳輸、消息的接收和解析等。協(xié)議層需要對(duì)CAN協(xié)議的各種幀類型進(jìn)行正確的處理，包括數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和過載幀等。協(xié)議層還需要實(shí)現(xiàn)消息的優(yōu)先級(jí)管理、消息的過濾和廣播等功能。應(yīng)用層是CAN總線控制系統(tǒng)的最上層，主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體的控制邏輯和應(yīng)用功能。應(yīng)用層需要根據(jù)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)合理的消息結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換和控制。應(yīng)用層還需要處理接收到的數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。CAN總線控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)是一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)，每個(gè)層次都有其特定的功能和作用。只有各個(gè)層次之間協(xié)調(diào)配合，才能實(shí)現(xiàn)CAN總線控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效通信。四、基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)CANopen協(xié)議作為CAN總線的一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議，為CAN總線網(wǎng)絡(luò)提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化的通信方式，特別適用于構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)?；贑ANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三個(gè)方面。在硬件設(shè)計(jì)方面，系統(tǒng)需要選擇合適的CAN總線接口卡，確?？ㄉ系腃AN控制器和收發(fā)器能夠滿足系統(tǒng)對(duì)速度和距離的要求。同時(shí)，還需要根據(jù)系統(tǒng)需要，設(shè)計(jì)合理的節(jié)點(diǎn)電路，包括微處理器、電源、輸入輸出接口等。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還需要對(duì)硬件進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和篩選。在軟件設(shè)計(jì)方面，基于CANopen協(xié)議的系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)協(xié)議規(guī)定的各種服務(wù)和功能。這包括設(shè)備描述、PDO映射、NMT狀態(tài)管理、SDO和TPDO通信等。在編程實(shí)現(xiàn)這些功能時(shí)，需要充分考慮到實(shí)時(shí)性、魯棒性以及代碼的可讀性和可維護(hù)性。通常，可以采用模塊化編程的思想，將不同的功能劃分為不同的模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)特定的功能，并通過接口與其他模塊進(jìn)行交互。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接方式和通信路徑。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需要考慮到系統(tǒng)的規(guī)模、通信距離、通信速度以及節(jié)點(diǎn)的分布等因素。常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)等。在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需要綜合考慮各種因素，選擇最適合系統(tǒng)需求的結(jié)構(gòu)?；贑ANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等多個(gè)方面。只有在這些方面都做好了充分的設(shè)計(jì)和考慮，才能構(gòu)建出一個(gè)穩(wěn)定、可靠、高效的CAN總線控制系統(tǒng)。五、CANopen協(xié)議在CAN總線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例CANopen協(xié)議作為一種廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在CAN總線控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。以下是一個(gè)基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，展示了CANopen協(xié)議在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果。在某汽車制造廠的自動(dòng)化生產(chǎn)線上，采用了基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，包括傳感器節(jié)點(diǎn)、執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)和控制器節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)通過CAN總線進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制和監(jiān)控。在傳感器節(jié)點(diǎn)方面，系統(tǒng)采用了多種傳感器，如溫度傳感器、壓力傳感器和位置傳感器等。這些傳感器通過CAN總線將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給控制器節(jié)點(diǎn)。控制器節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，對(duì)生產(chǎn)線的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整。在執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)方面，系統(tǒng)通過CAN總線向執(zhí)行器發(fā)送控制指令，如控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)閥門開度等。執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)接收到指令后，根據(jù)指令要求執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的精確控制。通過采用基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)，該汽車制造廠實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制和監(jiān)控。這不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了生產(chǎn)成本和故障率。系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性也得到了顯著提高，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持?；贑ANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中具有顯著的優(yōu)勢(shì)和效果。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信CANopen協(xié)議將在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為工業(yè)自動(dòng)化和智能化發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。六、CANopen協(xié)議與CAN總線控制系統(tǒng)的性能優(yōu)化CANopen協(xié)議作為CAN總線控制系統(tǒng)中的核心通信協(xié)議，其性能優(yōu)化對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們進(jìn)行了一系列研究與實(shí)踐。針對(duì)CANopen協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸效率，我們采用了報(bào)文分割與重組技術(shù)。該技術(shù)允許將大型數(shù)據(jù)塊分割成多個(gè)較小的報(bào)文進(jìn)行傳輸，然后在接收端進(jìn)行重組。這種方法不僅降低了單個(gè)報(bào)文傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，還提高了總線的利用率，特別適用于需要傳輸大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。為了提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，我們優(yōu)化了CANopen協(xié)議中的通信調(diào)度策略。通過合理的任務(wù)分配與優(yōu)先級(jí)設(shè)置，確保了關(guān)鍵控制信息的及時(shí)傳輸與處理。同時(shí)，引入了周期性通信與非周期性通信相結(jié)合的機(jī)制，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)不同任務(wù)的需求靈活調(diào)整通信頻率。我們還對(duì)CAN總線控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。通過選用高性能的CAN控制器和收發(fā)器，以及優(yōu)化PCB布線，有效降低了信號(hào)傳輸?shù)难舆t和干擾。這些硬件層面的改進(jìn)為CANopen協(xié)議的高效運(yùn)行提供了有力支持。在軟件層面，我們開發(fā)了一套基于CANopen協(xié)議的智能監(jiān)控與診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)總線的通信狀態(tài)，對(duì)異常情況進(jìn)行快速識(shí)別和處理。通過收集并分析總線數(shù)據(jù)，為系統(tǒng)性能的優(yōu)化提供了有力依據(jù)。通過對(duì)CANopen協(xié)議與CAN總線控制系統(tǒng)的多方面性能優(yōu)化，我們顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性和效率。這些優(yōu)化措施不僅增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，還為后續(xù)的功能擴(kuò)展和應(yīng)用推廣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。七、結(jié)論與展望本研究對(duì)基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究和分析。CANopen協(xié)議作為CAN總線的一種高層協(xié)議，其標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的特性使得其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。通過本文的研究，我們深入理解了CANopen協(xié)議的通信機(jī)制、對(duì)象字典、PDO映射等關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)其在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探討。本研究通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)的可行性和有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)的要求。CANopen協(xié)議的開放性和靈活性也使得系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)變得更為便捷。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。未來，我們可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)一步深入研究：優(yōu)化CANopen協(xié)議的性能，提高系統(tǒng)的傳輸速度和穩(wěn)定性，以滿足更高要求的工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用。拓展CANopen協(xié)議的應(yīng)用領(lǐng)域，如將其應(yīng)用于智能家居、智能交通等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。加強(qiáng)CANopen協(xié)議的安全性研究，防止?jié)撛诘木W(wǎng)絡(luò)安全威脅，保障控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。基于CANopen協(xié)議的CAN總線控制系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。我們將繼續(xù)關(guān)注該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。參考資料：隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)在各種應(yīng)用中的重要性日益凸顯。特別是在汽車、航空航天、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域，控制系統(tǒng)對(duì)于設(shè)備的性能、效率和安全性都起著決定性的作用。CAN總線（ControllerAreaNetwork）作為一種具有國際標(biāo)準(zhǔn)的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線，由于其高性能、高可靠性以及良好的擴(kuò)展性，已經(jīng)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文將探討基于CAN總線的控制系統(tǒng)及其應(yīng)用。CAN總線是一種用于設(shè)備間通信的串行總線，最初是為汽車應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它具有高可靠性、靈活性和良好的錯(cuò)誤處理能力，因此在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。CAN總線控制系統(tǒng)通常由控制器、執(zhí)行器、傳感器和CAN總線組成。控制器通過CAN總線與執(zhí)行器和傳感器進(jìn)行通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的控制。汽車控制系統(tǒng)：在汽車中，CAN總線被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)控制、剎車系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等。通過使用CAN總線，各個(gè)控制部件能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)通信和協(xié)同工作，從而提高汽車的性能和安全性。工業(yè)自動(dòng)化：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，CAN總線控制系統(tǒng)被用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的實(shí)時(shí)通信和控制。例如，在生產(chǎn)線上的傳感器和執(zhí)行器可以通過CAN總線與中央控制器進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和優(yōu)化。航空航天：在航空航天領(lǐng)域，CAN總線控制系統(tǒng)的高可靠性和實(shí)時(shí)性使其成為了一種理想的通信協(xié)議。它被用于實(shí)現(xiàn)飛機(jī)或火箭中各個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。智能家居：在智能家居系統(tǒng)中，CAN總線可以用于連接各種智能設(shè)備，如智能燈泡、智能插座等，從而實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的集中控制和優(yōu)化。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，基于CAN總線的控制系統(tǒng)將在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。其高可靠性、靈活性和良好的擴(kuò)展性使得它在許多復(fù)雜系統(tǒng)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，隨著應(yīng)用的廣泛，也面臨著一些新的挑戰(zhàn)，例如如何提高通信效率、如何處理大量數(shù)據(jù)等問題。因此，我們需要不斷進(jìn)行研究和創(chuàng)新，以適應(yīng)新的需求和技術(shù)發(fā)展。控制器局域網(wǎng)總線（CAN，ControllerAreaNetwork）是一種用于實(shí)時(shí)應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號(hào)，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN協(xié)議用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動(dòng)化和工業(yè)應(yīng)用。CAN協(xié)議的特性包括完整性的串行數(shù)據(jù)通訊、提供實(shí)時(shí)支持、傳輸速率高達(dá)1Mb/s、同時(shí)具有11位的尋址以及檢錯(cuò)能力?？刂破骶钟蚓W(wǎng)CAN(ControllerAreaNetwork)屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，是一種有效支持分布式控制系統(tǒng)的串行通信網(wǎng)絡(luò)。是由德國博世公司在20世紀(jì)80年代專門為汽車行業(yè)開發(fā)的一種串行通信總線。由于其高性能、高可靠性以及獨(dú)特的設(shè)計(jì)而越來越受到人們的重視，被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。當(dāng)信號(hào)傳輸距離達(dá)到10km時(shí)，CAN仍可提供高達(dá)50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。由于CAN總線具有很高的實(shí)時(shí)性能和應(yīng)用范圍，從位速率最高可達(dá)1Mbps的高速網(wǎng)絡(luò)到低成本多線路的50Kbps網(wǎng)絡(luò)都可以任意搭配。因此，CAN己經(jīng)在汽車業(yè)、航空業(yè)、工業(yè)控制、安全防護(hù)等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。隨著CAN總線在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)其的通信格式標(biāo)準(zhǔn)化也提出了更嚴(yán)格的要求。1991年CAN總線技術(shù)規(guī)范（Version0）制定并發(fā)布。該技術(shù)規(guī)范共包括A和B兩個(gè)部分。其中0A給出了CAN報(bào)文標(biāo)準(zhǔn)格式，而0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種格式。美國的汽車工程學(xué)會(huì)SAE在2000年提出了J1939協(xié)議，此后該協(xié)議成為了貨車和客車中控制器局域網(wǎng)的通用標(biāo)準(zhǔn)。CAN總線技術(shù)也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的CAN是基于事件觸發(fā)的，信息傳輸時(shí)間的不確定性和優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)是它固有的缺陷。當(dāng)總線上傳輸消息密度較小時(shí)，這些缺陷對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性影響較??；但隨著在總線上傳輸消息密度的增加，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能會(huì)急劇下降。為了滿足汽車控制對(duì)實(shí)時(shí)性和傳輸消息密度不斷增長的需要，改善CAN總線的實(shí)時(shí)性能非常必要。于是，傳統(tǒng)CAN與時(shí)間觸發(fā)機(jī)制相結(jié)合產(chǎn)生了TTCAN（Time-TriggeredCAN），ISO11898-4己包含了TTCAN。TTCAN總線和傳統(tǒng)CAN總線系統(tǒng)的區(qū)別是：總線上不同的消息定義了不同的時(shí)間槽(TimerSlot)。依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/開放系統(tǒng)互連(InternationalStandardi-zationOrganization/OpenSystemInterconnection，ISO/OSI)參考模型，CAN的ISO/OSI參考模型的層結(jié)構(gòu)。CAN總線使用串行數(shù)據(jù)傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線上運(yùn)行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線上總線協(xié)議支持多主控制器。CAN與I2C總線的許多細(xì)節(jié)很類似，但也有一些明顯的區(qū)別。當(dāng)CAN總線上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(站)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它以報(bào)文形式廣播給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)來說，無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的，都對(duì)其進(jìn)行接收。每組報(bào)文開頭的11位字符為標(biāo)識(shí)符，定義了報(bào)文的優(yōu)先級(jí)，這種報(bào)文格式稱為面向內(nèi)容的編址方案。在同一系統(tǒng)中標(biāo)識(shí)符是唯一的，不可能有兩個(gè)站發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的報(bào)文。當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)競爭總線讀取時(shí)，這種配置十分重要。當(dāng)一個(gè)站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該站的CPU將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己的標(biāo)識(shí)符傳送給本站的CAN芯片，并處于準(zhǔn)備狀態(tài)；當(dāng)它收到總線分配時(shí)，轉(zhuǎn)為發(fā)送報(bào)文狀態(tài)。CAN芯片將數(shù)據(jù)根據(jù)協(xié)議組織成一定的報(bào)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(duì)接收到的報(bào)文進(jìn)行檢測(cè)，判斷這些報(bào)文是否是發(fā)給自己的，以確定是否接收它。由于CAN總線是一種面向內(nèi)容的編址方案，因此很容易建立高水準(zhǔn)的控制系統(tǒng)并靈活地進(jìn)行配置。我們可以很容易地在CAN總線中加進(jìn)一些新站而無需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。當(dāng)所提供的新站是純數(shù)據(jù)接收設(shè)備時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議不要求獨(dú)立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，可由網(wǎng)上獲得，而無須每個(gè)控制器都有自己獨(dú)立的傳感器。(1)報(bào)文(Message)總線上的數(shù)據(jù)以不同報(bào)文格式發(fā)送，但長度受到限制。當(dāng)總線空閑時(shí)，任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送報(bào)文。(2)信息路由(InformationRouting)在CAN中，節(jié)點(diǎn)不使用任何關(guān)于系統(tǒng)配置的報(bào)文，比如站地址，由接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文本身特征判斷是否接收這幀信息。因此系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，不用對(duì)應(yīng)用層以及任何節(jié)點(diǎn)的軟件和硬件作改變，可以直接在CAN中增加節(jié)點(diǎn)。(3)標(biāo)識(shí)符(Identifier)要傳送的報(bào)文有特征標(biāo)識(shí)符(是數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的一個(gè)域)，它給出的不是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址，而是這個(gè)報(bào)文本身的特征。信息以廣播方式在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送，所有節(jié)點(diǎn)都可以接收到。節(jié)點(diǎn)通過標(biāo)識(shí)符判定是否接收這幀信息。(4)數(shù)據(jù)一致性應(yīng)確保報(bào)文在CAN里同時(shí)被所有節(jié)點(diǎn)接收或同時(shí)不接收，這是配合錯(cuò)誤處理和再同步功能實(shí)現(xiàn)的。(5)位傳輸速率不同的CAN系統(tǒng)速度不同，但在一個(gè)給定的系統(tǒng)里，位傳輸速率是唯一的，并且是固定的。(6)優(yōu)先權(quán)由發(fā)送數(shù)據(jù)的報(bào)文中的標(biāo)識(shí)符決定報(bào)文占用總線的優(yōu)先權(quán)。標(biāo)識(shí)符越小，優(yōu)先權(quán)越高。(7)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)請(qǐng)求(RemoteDataRequest)通過發(fā)送遠(yuǎn)程幀，需要數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。回應(yīng)節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)幀與請(qǐng)求數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程幀由相同的標(biāo)識(shí)符命名。(8)仲裁(Arbitration)只要總線空閑，任何節(jié)點(diǎn)都可以向總線發(fā)送報(bào)文。如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送報(bào)文，就會(huì)引起總線訪問碰撞。通過使用標(biāo)識(shí)符的逐位仲裁可以解決這個(gè)碰撞。仲裁的機(jī)制確保了報(bào)文和時(shí)間均不損失。當(dāng)具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。在仲裁期間，每一個(gè)發(fā)送器都對(duì)發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進(jìn)行比較。如果電平相同，則這個(gè)單元可以繼續(xù)發(fā)送，如果發(fā)送的是“隱性”電平而監(jiān)視到的是“顯性”電平，那么這個(gè)單元就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。(9)總線狀態(tài)總線有“顯性”和“隱性”兩個(gè)狀態(tài)，“顯性”對(duì)應(yīng)邏輯“0”，“隱性”對(duì)應(yīng)邏輯“1”?！帮@性”狀態(tài)和“隱性”狀態(tài)與為“顯性”狀態(tài)，所以兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)分別發(fā)送“0”和“1”時(shí)，總線上呈現(xiàn)“0”。CAN總線采用二進(jìn)制不歸零(NRZ)編碼方式，所以總線上不是“0”，就是“1”。但是CAN協(xié)議并沒有具體定義這兩種狀態(tài)的具體實(shí)現(xiàn)方式。(10)故障界定(Confinement)CAN節(jié)點(diǎn)能區(qū)分瞬時(shí)擾動(dòng)引起的故障和永久性故障。故障節(jié)點(diǎn)會(huì)被關(guān)閉。(11)應(yīng)答接收節(jié)點(diǎn)對(duì)正確接收的報(bào)文給出應(yīng)答，對(duì)不一致報(bào)文進(jìn)行標(biāo)記。(12)CAN通訊距離最大是10公里（設(shè)速率為5Kbps）,或最大通信速率為1Mbps(設(shè)通信距離為40米)。(13)CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè)。通信介質(zhì)可在雙絞線，同軸電纜，光纖中選擇。(14)報(bào)文是短幀結(jié)構(gòu)，短的傳送時(shí)間使其受干擾概率低，CAN有很好的校驗(yàn)機(jī)制，這些都保證了CAN通信的可靠性。（1）具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸距離較遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)；（2）采用雙線串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作；（3）具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能，多個(gè)控制模塊通過CAN控制器掛到CAN-bus上，形成多主機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)；（8）報(bào)文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來指示功能信息、優(yōu)先級(jí)信息。CAN總線的物理層是將ECU連接至總線的驅(qū)動(dòng)電路。ECU的總數(shù)將受限于總線上的電氣負(fù)荷。物理層定義了物理數(shù)據(jù)在總線上各節(jié)點(diǎn)間的傳輸過程，主要是連接介質(zhì)、線路電氣特性、數(shù)據(jù)的編碼/解碼、位定時(shí)和同步的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。BOSCHCAN基本上沒有對(duì)物理層進(jìn)行定義，但基于CAN的ISO標(biāo)準(zhǔn)對(duì)物理層進(jìn)行了定義。設(shè)計(jì)一個(gè)CAN系統(tǒng)時(shí)，物理層具有很大的選擇余地，但必須保證CAN協(xié)議中媒體訪問層非破壞性位仲裁的要求，即出現(xiàn)總線競爭時(shí)，具有較高優(yōu)先權(quán)的報(bào)文獲取總線競爭的原則，所以要求物理層必須支持CAN總線中隱性位和顯性位的狀態(tài)特征。在沒有發(fā)送顯性位時(shí)，總線處于隱性狀態(tài)，空閑時(shí)，總線處于隱性狀態(tài)；當(dāng)有一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性位，顯性位覆蓋隱性位，使總線處于顯性狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，物理層主要取決于傳輸速度的要求。從物理結(jié)構(gòu)上看，CAN節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成如圖7-8所示。在CAN中，物理層從結(jié)構(gòu)上可分為三層：分別是物理信號(hào)層(PhysicalLayerSignaling，PLS)、物理介質(zhì)附件(PhysicalMediaAttachment，PMA)層和介質(zhì)從屬接口(MediaDependent：Inter-face，MDI)層。其中PLS連同數(shù)據(jù)鏈路層功能由CAN控制器完成，PMA層功能由CAN收發(fā)器完成，MDI層定義了電纜和連接器的特性。目前也有支持CAN的微處理器內(nèi)部集成了CAN控制器和收發(fā)器電路，如MC68HC908GZl6。PMA和MDI兩層有很多不同的國際或國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也可自行定義，比較流行的是ISOll898定義的高速CAN發(fā)送/接收器標(biāo)準(zhǔn)。CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)不分主從，任一節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，通信方式靈活，利用這一特點(diǎn)可方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)，CAN只需通過報(bào)文濾波即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的"調(diào)度"。CAN的直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（速率5kbps以下）；通信速率最高可達(dá)1Mbps(此時(shí)通信距離最長為40m)。CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要決定于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá)110個(gè)；報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá)2032種（CAN0A），而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)（CAN0B）的報(bào)文標(biāo)識(shí)符幾乎不受限制。CAN的數(shù)據(jù)鏈路層是其核心內(nèi)容，其中邏輯鏈路控制(LogicalLinkcontrol，LLC)完成過濾、過載通知和管理恢復(fù)等功能，媒體訪問控制(MediumAccesscontrol，MAC)子層完成數(shù)據(jù)打包/解包、幀編碼、媒體訪問管理、錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤信令、應(yīng)答、串并轉(zhuǎn)換等功能。這些功能都是圍繞信息幀傳送過程展開的。在CAN2．0B的版本協(xié)議中有兩種不同的幀格式，不同之處為標(biāo)識(shí)符域的長度不同，含有11位標(biāo)識(shí)符的幀稱之為標(biāo)準(zhǔn)幀，而含有29位標(biāo)識(shí)符的幀稱為擴(kuò)展幀。如CAN1．2版本協(xié)議所描述，兩個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀格式和遠(yuǎn)程幀格式分別是等效的，而擴(kuò)展格式是CAN2．0B協(xié)議新增加的特性。為使控制器設(shè)計(jì)相對(duì)簡單，并不要求執(zhí)行完全的擴(kuò)展格式，對(duì)于新型控制器而言，必須不加任何限制的支持標(biāo)準(zhǔn)格式。但無論是哪種幀格式，在報(bào)文傳輸時(shí)都有以下四種不同類型的幀：在報(bào)文傳輸時(shí)，不同的幀具有不同的傳輸結(jié)構(gòu)，下面將分別介紹四種傳輸幀的結(jié)構(gòu)，只有嚴(yán)格按照該結(jié)構(gòu)進(jìn)行幀的傳輸，才能被節(jié)點(diǎn)正確接收和發(fā)送。(1)數(shù)據(jù)幀由七種不同的位域(BitField)組成：幀起始(Startof)、仲裁域(ArbitrationField)、控制域(ControlField)、數(shù)據(jù)域(DataField)、CRC域(CRCField)、應(yīng)答域(ACKField)和幀結(jié)尾(Endof)。數(shù)據(jù)域的長度可以為0～8個(gè)字節(jié)。1)幀起始(SOF)：幀起始(SOF)標(biāo)志著數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)“顯性”位組成。在CAN的同步規(guī)則中，當(dāng)總線空閑時(shí)(處于隱性狀態(tài))，才允許站點(diǎn)開始發(fā)送(信號(hào))。所有的站點(diǎn)必須同步于首先開始發(fā)送報(bào)文的站點(diǎn)的幀起始前沿(該方式稱為“硬同步”)。2)仲裁域：仲裁域由標(biāo)識(shí)符和RTR位組成，標(biāo)準(zhǔn)幀格式與擴(kuò)展幀格式的仲裁域格式不同。標(biāo)準(zhǔn)格式里，仲裁域由1l位標(biāo)識(shí)符和RTR位組成。標(biāo)識(shí)符位有ID28～I(xiàn)Dl8。擴(kuò)展幀格式里，仲裁域包括29位標(biāo)識(shí)符、SRR位、IDE(IdentifierExtension，標(biāo)志符擴(kuò)展)位、RTR位。其標(biāo)識(shí)符有ID28～I(xiàn)DO。為了區(qū)別標(biāo)準(zhǔn)幀格式和擴(kuò)展幀格式，CANl．0～1．2版本協(xié)議的保留位r1現(xiàn)表示為IDE位。IDE位為顯性，表示數(shù)據(jù)幀為標(biāo)準(zhǔn)格式；IDE位為隱性，表示數(shù)據(jù)幀為擴(kuò)展幀格式。在擴(kuò)展幀中，替代遠(yuǎn)程請(qǐng)求(SubstituteRemoteRequest，SRR)位為隱性。仲裁域傳輸順序?yàn)閺淖罡呶坏阶畹臀?，其中最?位不能全為零。RTR的全稱為“遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求(RemoteTransmissionRequest)”。RTR位在數(shù)據(jù)幀里必須為“顯性”，而在遠(yuǎn)程幀里必須為“隱性”。它是區(qū)別數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的標(biāo)志。3)控制域：控制域由6位組成，包括2個(gè)保留位(rr1同于CAN總線協(xié)議擴(kuò)展)及4位數(shù)據(jù)長度碼，允許的數(shù)據(jù)長度值為0～8字節(jié)。4)數(shù)據(jù)域：發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)按照長度代碼指示長度發(fā)送。對(duì)于接收的數(shù)據(jù)，同樣如此。它可為0～8字節(jié)，每個(gè)字節(jié)包含8位，首先發(fā)送的是MSB(最高位)。5)CRC校驗(yàn)碼域：它由CRC域(15位)及CRC邊界符(一個(gè)隱性位)組成。CRC計(jì)算中，被除的多項(xiàng)式包括幀的起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域及15位為0的解除填充的位流給定。此多項(xiàng)式被下列多項(xiàng)式15+14+10+8+7+4+3+1除(系數(shù)按模2計(jì)算)，相除的余數(shù)即為發(fā)至總線的CRC序列。發(fā)送時(shí)，CRC序列的最高有效位被首先發(fā)送/接收。之所以選用這種幀校驗(yàn)方式，是由于這種CRC校驗(yàn)碼對(duì)于少于127位的幀是最佳的。6)應(yīng)答域：應(yīng)答域由發(fā)送方發(fā)出的兩個(gè)(應(yīng)答間隙及應(yīng)答界定)隱性位組成，所有接收到正確的CRC序列的節(jié)點(diǎn)將在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答間隙上將發(fā)送的這一隱性位改寫為顯性位。因此，發(fā)送節(jié)點(diǎn)將一直監(jiān)視總線信號(hào)已確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)中至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)正確地接收到所發(fā)信息。應(yīng)答界定符是應(yīng)答域中第二個(gè)隱性位，由此可見，應(yīng)答間隙兩邊有兩個(gè)隱性位：CRC域和應(yīng)答界定位。7)幀結(jié)束域：每一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀均由一串七個(gè)隱性位的幀結(jié)束域結(jié)尾。這樣，接收節(jié)點(diǎn)可以正確檢測(cè)到一個(gè)幀的傳輸結(jié)束。(2)錯(cuò)誤幀錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同的域組成：第一個(gè)域是來自控制器的錯(cuò)誤標(biāo)志；第二個(gè)域?yàn)殄e(cuò)誤分界符。2)錯(cuò)誤界定：錯(cuò)誤界定符由8個(gè)隱性位組成。傳送了錯(cuò)誤標(biāo)志以后，每一站就發(fā)送一個(gè)隱性位，并一直監(jiān)視總線直到檢測(cè)出1個(gè)隱性位為止，然后就開始發(fā)送其余7個(gè)隱性位。(3)遠(yuǎn)程幀：遠(yuǎn)程幀也有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式，而且都由6個(gè)不同的位域組成：幀起始、仲裁域、控制域、CRC域、應(yīng)答域、幀結(jié)尾。與數(shù)據(jù)幀相比，遠(yuǎn)程幀的RTR位為隱性，沒有數(shù)據(jù)域，數(shù)據(jù)長度編碼域可以是0～8個(gè)字節(jié)的任何值，這個(gè)值是遠(yuǎn)程幀請(qǐng)求發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域長度。當(dāng)具有相同仲裁域的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)發(fā)送時(shí)，由于數(shù)據(jù)幀的RTR位為顯性，所以數(shù)據(jù)幀獲得優(yōu)先。發(fā)送遠(yuǎn)程幀的節(jié)點(diǎn)可以直接接收數(shù)據(jù)。(4)過載幀過載幀由兩個(gè)區(qū)域組成：過載標(biāo)識(shí)域及過載界定符域。下述三種狀態(tài)將導(dǎo)致過載幀發(fā)送：1)接收方在接收一幀之前需要過多的時(shí)間處理當(dāng)前的數(shù)據(jù)(接收尚未準(zhǔn)備好)；3)如果CAN節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤界定符或過載界定符的第8位采樣到一個(gè)顯性位節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)送一個(gè)過載幀。汽車制造中的應(yīng)用、大型儀器設(shè)備中的應(yīng)用、工業(yè)控制中的應(yīng)用、智能家庭和生活小區(qū)管理中的應(yīng)用以及機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中的應(yīng)用。同時(shí),由于CAN總線本身的特點(diǎn),其應(yīng)用范圍目前已不再局限于汽車行業(yè),而向自動(dòng)控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、紡織機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療器械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展。CAN已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn),并已被公認(rèn)為幾種最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。目前大多數(shù)CAN控制器只做到鏈路層，然而隨著CAN的發(fā)展和應(yīng)用，應(yīng)用層的硬件設(shè)計(jì)也成為硬件廠商的考慮范疇。CAN總線是一種控制器局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它是由德國汽車制造商博世公司在20世紀(jì)80年代為汽車應(yīng)用而開發(fā)的。CAN總線是一種串行通信協(xié)議，可以用于實(shí)現(xiàn)汽車和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的分布式控制系統(tǒng)。它具有高可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，已成為這些領(lǐng)域的首選通信方式。CAN總線的主要作用是實(shí)現(xiàn)車輛和工業(yè)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信和控制。通過CAN總線，各種電子控制單元（ECU）可以相互連接并進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的系統(tǒng)功能。例如，在汽車中，ECU可以通過CAN總線實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、剎車控制、懸掛控制等功能。CAN總線還可以在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程控制等應(yīng)用。CAN總線的通信協(xié)議是其核心部分，它定義了數(shù)據(jù)如何在CAN總線上傳輸。CAN總線協(xié)議包括數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、超時(shí)幀等。數(shù)據(jù)幀是CAN總線上的主要數(shù)據(jù)傳輸形式，它包含了標(biāo)識(shí)符、DLC（數(shù)據(jù)長度代碼）和數(shù)據(jù)字段等信息。遠(yuǎn)程幀用于請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)，而超時(shí)幀則用于通知其他節(jié)點(diǎn)通信超時(shí)。基于CAN總線的高層協(xié)議是為應(yīng)用層提供通信服務(wù)的協(xié)議，例如，SAEJ1939和CANopen等。這些高層協(xié)議可以提供更加復(fù)雜的通信服務(wù)和應(yīng)用功能。例如，SAEJ1939協(xié)議用于汽車中，可以實(shí)現(xiàn)故障診斷、標(biāo)定和傳感器數(shù)據(jù)共享等功能。而CANopen協(xié)議則用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和設(shè)備監(jiān)控等功能。應(yīng)用實(shí)例：讓我們以汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)為例，說明CAN總線和基于CAN總線的高層協(xié)議的應(yīng)用。該系統(tǒng)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和剎車等關(guān)鍵部分，要求實(shí)現(xiàn)高可靠性和實(shí)時(shí)的信息交換。各個(gè)ECU（如發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、變速箱ECU和剎車ECU）通過CAN總線相互連接。這些ECU作為CAN總線上的節(jié)點(diǎn)，不斷發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含了控制指令和傳感器數(shù)據(jù)等信息，使得各個(gè)ECU能夠?qū)崟r(shí)地協(xié)調(diào)工作?；贑AN總線的高層協(xié)議在這個(gè)過程中發(fā)揮了重要作用。例如，SAEJ1939協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)汽車動(dòng)力控制系統(tǒng)中的故障診斷和標(biāo)定。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU檢測(cè)到異常情況時(shí)，它會(huì)通過SAEJ1939協(xié)議