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一、CAN简介
控制器局域网CAN（Controller Area Network）属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制系统的串行通信网络。是由德国Bosch公司再20世纪80年代专门为汽车行业开发的一种串行通信总线。由于其高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越收到人们的重视，被广泛应用于汽车行业、航空业、工业控制、安全防护等领域。
以汽车为例子：
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二、CAN的特性
CAN的物理层
1、闭环总线网络：总线遵循ISO11898标准的高速、短距离“闭环网络”，它的总线最大长度为40m，通信速度最高位1Mpbs，总线两端各要求有120欧的电阻
2、开环总线网络：总线遵循ISO11519-2?标准的低速、远距离“开环网络”，它的最大传输距离为1km，最高通信速率为125kbps，两根总线是独立的、不形成闭环，要求每根总线上各串联有1个2.2千欧的电阻
?CAN的差分信号与信号逻辑
1、差分信号又叫差模信号，与传统使用单根信号线电压表示逻辑的方式有区别，使用差分信号传输的时，需要两根信号线，这两个信号线振幅相等，相位相反，通过两根信号线的电压差值来表示逻辑0和逻辑1。
?差分信号优点：
- 抗干扰能力强，外界存在噪声干扰时，会耦合到两天信号线上，而接收端只关注两根信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消
- 能够有效一直它对外部的电磁干扰，两根信号的极性相反，对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合越紧密，泄放到外界的电磁能量越少
- 时序定位精准，由于差分信号的开关变化变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度影响较小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路
2、CAN协议中的信号逻辑
- 显性电平（逻辑0），电压差V_high - V_low = 2V（电压差不为0表示显性，可以这么记）
- 隐性电平（逻辑1），电压差V_high - V_low = 0V（电压差为0表示隐性，可以这么记）
- CAN总线中有“线与”的特性存在，如：同一时间两个节点，一个输出逻辑0，一个输出逻辑1，总线上会输出逻辑0，这也是为什么逻辑0又被称为显性电平的原因
CAN的特性总结
1、CAN的特性总结
- 采用双线差分信号
- 协议本身对节点的数量没有限制，总线上节点的数量可以动态改变
- 广播发送报文，报文可以被所有节点同时接收（节点发送报文前要检测总线状态，在发送报文过程中进行“回读”，判断送出的位于回读的位是否一致）
- 多主站结构，各节点平等，优先权由报文ID确定（线与机制：显性位能够覆盖隐性位，ID越小，报文优先级越高）
- 每个报文的内容通过标识符识别，标识符在网络中是唯一的
- 根据需要可进行相关性报文过滤
- 保证系统数据一致性（CAN提供了一套复杂的错误检测与错误处理机制，如：CRC检测、错误报文自动重发、临时错误恢复以及永久错误关闭）
- 采用NRZ（非归零）和位填充的位编码方式（NRZ编码确保报文紧凑，在相同带宽情况下，NRZ编码的方式的信息量更大；NRZ不能保证有足够的跳变沿用于同步，容易带来节点间计时器误差的累计，位填充可以保证有足够的跳变沿用来同步）
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- 总线访问——非破坏性仲裁的载波侦听多路访问/冲突避免CSMA/CA（非破坏性仲裁：退出总裁后进入“只听”状态，）
- 载波侦听（CS）：总线上各个节点在发送数据前都要侦听总线的通信状态
- 总线空闲? =》?立即发送已经准备好的数据
- 总线有通信 = 》?不发送数据，等待网络空闲
- 多路访问（MA）：如果总线空闲，则在同一时刻多个节点可同时访问总线
- 冲突避免（CA）：节点在发送数据过程中药不停地检测发送的数据，确定是否与其他节点数据发生冲突，并通过非破坏性仲裁机制避免冲突
- 载波侦听（CS）：总线上各个节点在发送数据前都要侦听总线的通信状态
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三、CAN标准
1、CAN与OSI标准模型对比
2、CAN2.0版本与ISO11898
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