車輛總線網(wǎng)絡(luò):CAN總線（控制器局域網(wǎng)）

CAN總線協(xié)議是什么？

控制器局域網(wǎng)（CAN總線）是一種基于消息的協(xié)議，旨在允許當(dāng)今汽車中的電子控制單元（ECU）以及其他設(shè)備以可靠、優(yōu)先驅(qū)動(dòng)的方式相互通信。消息或“幀”由網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備接收，不需要主機(jī)。CAN由ISO 11898下的一套豐富的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)支持。

什么是CAN FD？

CAN FD是CAN總線的“靈活數(shù)據(jù)（速率）”版本。每條消息的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度增加了800%，達(dá)到64字節(jié)，數(shù)據(jù)速率也從1 Mbps增加到max.8 Mbps。“靈活”部分是指ECU可以根據(jù)實(shí)時(shí)要求動(dòng)態(tài)改變其傳輸速率并選擇更大或更小的消息大小。

盡管取得了所有這些進(jìn)步，CAN FD仍然與標(biāo)準(zhǔn)CAN 2.0完全向后兼容。如今，CAN FD用于高性能車輛，但預(yù)計(jì)最終將在所有或大多數(shù)車輛上遷移。

CAN總線的優(yōu)點(diǎn)

CAN總線標(biāo)準(zhǔn)被廣泛接受，幾乎用于所有車輛和許多機(jī)器。這主要是由于以下主要好處：

• 簡(jiǎn)單且低成本：ECU通過(guò)單個(gè)CAN系統(tǒng)進(jìn)行通信，而不是通過(guò)直接的復(fù)雜模擬信號(hào)線進(jìn)行通信，從而減少了錯(cuò)誤、重量、接線和成本。CAN芯片組易于獲得且價(jià)格合理。
• 完全集中：CAN總線提供了一個(gè)與所有網(wǎng)絡(luò)ECU通信的入口點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了中央診斷、數(shù)據(jù)記錄和配置。
• 穩(wěn)?。涸撓到y(tǒng)對(duì)電氣干擾和電磁干擾具有穩(wěn)健性，是安全關(guān)鍵應(yīng)用（如車輛）的理想選擇
• 高效：CAN幀按ID號(hào)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)可以立即訪問(wèn)總線，而不會(huì)中斷其他幀。
• 減輕車輛重量：通過(guò)消除車輛上長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的重絕緣電線及其重量。
• 易于部署：一個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)，具有豐富的支持生態(tài)系統(tǒng)。
• 抗電磁干擾：這使CAN成為車輛關(guān)鍵應(yīng)用的理想選擇。

CAN具有出色的控制和故障檢測(cè)能力。檢測(cè)錯(cuò)誤很容易，因此傳輸?shù)臄?shù)據(jù)會(huì)到達(dá)需要的地方。

當(dāng)需要對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分布式控制時(shí)，它是一種理想的協(xié)議。它減少了繁重的布線，從而降低了成本和重量。芯片成本低，由于協(xié)議設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)CAN相對(duì)容易。

使用CAN的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，前兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層是在廉價(jià)的微芯片中實(shí)現(xiàn)的，有幾種配置。

流行的CAN總線應(yīng)用

如今，CAN的應(yīng)用主要由汽車和機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域主導(dǎo)，但并不限于此。CAN在幾乎所有行業(yè)都有應(yīng)用。您可以在以下位置找到正在使用的CAN協(xié)議：

各種類型的車輛：摩托車、汽車、卡車...

重型車隊(duì)遠(yuǎn)程信息處理

飛機(jī)

電梯

各種制造工廠

船舶

預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)

洗衣機(jī)、烘干機(jī)和其他家用電器。

CAN總線的變體

ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)定義了CAN的幾個(gè)版本。汽車行業(yè)中使用的主要CAN類型有：

• 低速CAN
• 高速CAN
• CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率CAN）

低速CAN

用于不需要高更新率的容錯(cuò)系統(tǒng)。最大數(shù)據(jù)傳輸速率為125kbps，但因此布線比高速CAN更經(jīng)濟(jì)。在汽車應(yīng)用中，低速CAN用于診斷、儀表板控制和顯示、電動(dòng)車窗等。

高速CAN

用于需要高更新率和高數(shù)據(jù)精度的關(guān)鍵子系統(tǒng)（例如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電子穩(wěn)定控制、安全氣囊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元等）之間的通信。高速CAN的數(shù)據(jù)傳輸速度范圍為每秒1 kbit至1 Mbit。

高速CAN比低速更快，但新的汽車應(yīng)用的帶寬要求每年都在增加，因此汽車OEM現(xiàn)在正在將CAN FD安裝到新車中。CAN FD被戲稱為“類固醇CAN”

CAN FD（靈活數(shù)據(jù)速率CAN）

新版本的CAN引入了靈活的數(shù)據(jù)速率、每條消息更多的數(shù)據(jù)和更高的傳輸速度。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（低速和高速）CAN消息中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為8字節(jié)，但使用CAN FD時(shí)，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度增加了800%，達(dá)到64字節(jié)。此外，最大數(shù)據(jù)速率也從1 Mbps大幅提高到8 Mbps。

CAN FD也向后兼容，支持CAN 2.0通信協(xié)議以及SAE J1939等特殊協(xié)議，其中CAN輸出用作只讀。CAN FD本質(zhì)上是ISO 11898-1中規(guī)定的原始CAN標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，與經(jīng)典CAN系統(tǒng)完全兼容。

CAN FD是向前邁出的重要一步，因?yàn)樗试SECU根據(jù)實(shí)時(shí)要求動(dòng)態(tài)改變其傳輸速率并選擇更大或更小的消息大小。目前，它已在高性能車輛中得到應(yīng)用，但隨著ECU性能的提高和CAN FD硬件成本的下降，CAN FD進(jìn)入幾乎所有車輛只是時(shí)間問(wèn)題。