汽车CAN总线简述
CAN 是控制器局域网Controller Area Network 的缩写，1986年，由德国Bosch公司为汽车开发的网络技术，主要用于汽车的监测与控制，目的为适应汽车"减少线束的数量""通过多个网络进行大量数据的高速传输"的需求。
CAN发展时间线
- 1983年，Bosch开始研究汽车网络技术
- 1986年，Bosch在SAE大会正式公布CAN协议
- 1987年，Intel和Philips先后推出CAN控制器芯片
- 1991年，Bosch颁布CAN 2.0技术规范，CAN总线最先在Benz S系列轿车上实现
- 1993年，ISO颁布CAN国际标准ISO-11898
- 1994年，由CiA组织举办第一届国际CAN大会（iCC）
- 2005年，CiA在中国的第一场CAN研讨会
- 2013年，虹科与CiA正式深入合作致力CAN推广
- 2015年，CAN FD的 ISO标准化
- 2020年，CAN XL即将登场第十七届iCC大会
汽车网络是将汽车上所有电子传感器、执行器和电子控制单元（ECU）连接组网的通信形式。根据通信速率，汽车工程师协会（SAE）定义了如下类别的汽车网络。
当前的车用总线：
- CAN（CANFD）
- LIN
- MOST
- FlexRay
- 车载以太网
通常汽车CAN网络细分
- 动力CAN网络
- 车身CAN网络
- 组合仪表CAN网络
- 诊断CAN网络
- ...
汽车网络典型应用
GLOF整车CAN网络拓扑
CAN总线在汽车网络中脱颖而出的"秘密"
曾经的车用总线
- SAE J1850（Class2）
- SAE J1708
- K-Line
- BEAN
- Byte flight
- D2B...
CAN通信特性的"公开秘密"
- 节点间采用多主通信方式
- 采用短帧结构，报文帧的有效字节数为8个，可达汽车实时响应要求
- 报文ID值越小，优先级越高。报文ID可分成不同的优先级，进一步满足汽车网络报文的实时性要求。
- 非破坏性总线仲裁处理机制。
- 可靠的CRC校验方式，传输数据出错率极低，满足汽车数据传输的可靠性要求。
- 报文帧仲裁失败或传输期间被破坏有自动重发（机制）。
- 节点在错误严重的情况下，具有自动脱离总线的功能，切断它与总线的联系，不影响总线的正常工作。
- 通信距离最远达10km(速率5Kbps以下)
- 通信速率最高1MB/s(此时距离最长40m)
- 节点数实际可达110个
- CAN节点设计成本较低，通信介质采用双绞线
OSI模型与CAN的关系
CAN收发器
定义：CAN收发器逻辑信号和物理信号之间的转换采用差分电平方式
- 将逻辑数字信号转换成物理信号
- 将物理信号转换成逻辑数字信号
CAN信号电平
CAN总线有ISO11898和ISO11519（低速容错CAN）两个标准
CAN编码方式 -> NRZ（非归零）
CAN编码采用NRZ非归零编码 ，相同带宽情况下，NRZ编码方式的信息量更大。
CAN信号电平 -> 双绞线
问题：为什么要采用两根线（双绞线）的差分电平信号？
原因：双绞线传输差分信号时受到共模信号干扰后，电平差值不变，信号解码正常。
CAN信号电平 -> 线与原理
多个CAN节点并接到同一总线时，只要其中一个节点输出低电平，总线就为低电平；当所有节点输出高电平时，总线才为高电平。
CAN -> 异步串行通信
同步串行通信
异步串行通信
异步串行通信省去了时钟信号线，但遇到一个问题是：根据波特率做采样，波特率的误差会产生通信错误！
CAN -> 波特率误差带来的错误
问题：如何减少波特率的误差带来的通信错误？
解决：CAN总线规定信号的跳变沿时刻进行同步，将误差累计限制在两个跳变沿。