入門知識分享之CAN總線

　　一、CAN總線的概述

　　CAN,全稱為“Controller Area Network”,即控制器局域網，是國際上應用最廣泛的現場總線之一。最初，CAN被設計作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網絡。比如：發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數據類型及對可靠性的要求不盡相同，由多條總線構成的情況很多，線束的數量也隨之增加。一個由CAN 總線構成的單一網絡中，理論上可以掛接無數個節(jié)點。實際應用中，節(jié)點數目受網絡硬件的電氣特性所限制。為適應“減少線束的數量”、“通過多個LAN,進行大量數據的高速通信”的需要，1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的CAN 通信協(xié)議。此后，CAN 通過ISO11898 及ISO11519 進行了標準化，在歐洲已是汽車網絡的標準協(xié)議。

　　二、CAN總線的分層結構

　　CAN遵從OSI模型，按照OSI基準模型，CAN結構劃分為兩層：數據鏈路層和物理層，如下圖所示。

　　1.按照IEEE 802.2和802.3 標準，數據鏈路層又劃分為：

　　1）邏輯鏈路控制（LLC-Logic Link Control）。

　　2）媒體訪問控制（MAC-Medium Access Control）。

　　2.物理層又劃分為：

　　1）物理信令（PLS-Physical Signalling）。

　　2）物理媒體附屬裝置（PMA-Physical Medium Attachment）。

　　3）媒體相關接口（MDI-Medium Dependent Interface）。

　　MAC子層運行借助稱之為“故障界定實體（FCE）”的管理實體進行監(jiān)控。故障界定是使判別短暫干擾和永久性故障成為可能的一種自檢機制。物理層可借助檢測和管理物理媒體故障實體進行監(jiān)控（例如總線短路或中斷，總線故障管理）。LLC和MAC兩個同等的協(xié)議實體通過交換幀或協(xié)議數據單元（PDU-Protocol Data Unit）和（N）-用戶數據組成，為傳送一個NPDU,（N-1）層實體必須通過（N-1）服務訪問點（SAP-Service Access Point）[（N-1）-SAP].NPDU借助于（N-1）層服務數據單元（SDU-Service Data U nit）[（N-1）-SDU]傳至（N-1）層，其服務功能允許NPDU的傳送。SDU是接口數據，對其識別預先在（N）層實體間進行，亦即，它表示邏輯數據單元由服務進行傳送。CAN協(xié)議的數據鏈層既不提供分配一個SDU至多個PDU,也不提供分配多個SDU至一個PDU的方法，亦即，NPDU直接由相應的NSDU和層指定控制信息N-PCI構成。