一種值得嵌入式開發(fā)人員學(xué)習(xí)的總線 -- CAN-Bus

CAN總線相關(guān)概述

1 寫在前面

說到CAN，相信大家都有所了解，但單純的了解，其意義不大，要知道它能做什么，知道它的用途才重要。

可能初學(xué)的朋友不太了解CAN的應(yīng)用領(lǐng)域，對于汽車電子、軌道交通、工業(yè)自動化等諸多的運(yùn)動控制系統(tǒng)中，運(yùn)用CAN總線通信的地方很多很多。所以，我建議：嵌入式開發(fā)的朋友，有必要學(xué)習(xí)CAN，以及CAN常用的通信協(xié)議。

2 CAN總線

什么是總線？

相信大家都知道，谷歌百度一下，非常詳細(xì)的解釋：總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信主干線。就好比一條輸電線，它有多條分支，但主干線是重要的一條線路。

什么是CAN？

CAN：ControllerAreaNetwork即控制器局域網(wǎng)絡(luò)。

理解了總線及CAN的含義，對CAN總線的理解就不難了，只是我們這種控制通信的方式這樣命名而已。同理，我們也能理解什么是485總線，什么是I2C總線······

3 CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

想要實(shí)現(xiàn)CAN總線的通信，必須要有CAN相關(guān)的硬件支持，也可以說是OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)）中的物理層。

（圖片來自STM32 CAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖）

主要包含：MCU、CAN控制器、CAN收發(fā)器；

可以結(jié)合485總線理解，CAN控制器就是UART控制器，CAN收發(fā)器就是485轉(zhuǎn)換器。

CAN控制器是CAN通信中的核心部位，收和發(fā)的數(shù)據(jù)都經(jīng)由它來處理；

CAN收發(fā)器可以理解成一個(gè)轉(zhuǎn)換器，就是將TTL電平信號轉(zhuǎn)換為CAN總線中的差分信號。

4 CAN通信原理

CAN通信原理其實(shí)是一個(gè)很大的話題，這里從基礎(chǔ)來講述實(shí)現(xiàn)CAN通信的原理。

can在英文單詞中有"罐頭"的意思，可能很多人小時(shí)候都玩過有種叫“傳聲筒”的東西，就是對著繩子一端的罐頭說話，聲音就可以傳輸?shù)牧硪活^。

罐頭一端的人說【你好】，另外一端的人就能理解到對方說的話（你好）的意思。

我們可以把【你好】理解成通信中的數(shù)據(jù)，至于它是通過什么方式傳輸過去我們是不必關(guān)心的，只需要知道【你好】的意思即可。

也就是說，數(shù)據(jù)經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換的過程我們不用關(guān)心，還有就是添加的一些協(xié)議（如CANopen，可以理解成額外添加的數(shù)據(jù)）我們也不用關(guān)心，關(guān)心的是我們想要得到的數(shù)據(jù)。

5 CAN應(yīng)用協(xié)議

CAN也可以理解成UART，我們可以不使用CAN收發(fā)器，像單片機(jī)UART中直接將兩塊單片機(jī)的TX和RX引腳連接，通過TTL電平信號傳輸數(shù)據(jù)。

一般來說，我們使用UART通信，都會添加相關(guān)的協(xié)議，如ModBus。添加協(xié)議的作用是就是方便解析數(shù)據(jù)，防止信號受干擾而檢測錯(cuò)誤數(shù)據(jù)幀等。

相關(guān)的協(xié)議目前有多種：

CANopen協(xié)議 （制定組織：CiA）

DeviceNet協(xié)議 （制定組織ODVA）

CAL協(xié)議 （制定組織：CiA）

CANKingdom （制定組織：Kvaser）

J1939協(xié)議 （制定組織：SAE）

SDS協(xié)議（制定組織：Honeywell）

CAN總線應(yīng)用協(xié)議相對CAN驅(qū)動來說要復(fù)雜的多，目前CANopen協(xié)議算是市面上用的比較多的一種，后期會更新CANopen協(xié)議中一項(xiàng)開源協(xié)議canfestival。

6 最后

CAN總線以及CAN相關(guān)協(xié)議的內(nèi)容相對來說較多，本文算是帶領(lǐng)大家對CAN有一個(gè)基礎(chǔ)的認(rèn)識。

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原文標(biāo)題：一種值得嵌入式開發(fā)人員學(xué)習(xí)的總線 --- CAN-Bus

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