体系结构：can总线技术综述

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1、CAN总线技术综述现场总线是一种工业数据总线，它是自动化领域中计算机通信体系最底层的低成本网络。根据国际电工委员会(IEC)的标准和现场总线基金会(PF)的定义，现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通讯网络[1]。随着工业测控技术和生产自动化技术的不断进步，传统的RS-232、RS-485和CCITTV.24通信技术已不能适应现代化的工业控制需要，而现场总线以其低廉的价格、可靠的性能而逐步成为新型的工业测控领域的通信技术。汇集了计算机技术、网络通信技术和自动控制技术的现场总线技术，从20世纪80年代开始发展起来，并逐步在制造业、流

2、程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中得到了广泛的重视和应用。现场总线主要有以下几种类型：基金会现场总线(FF)、LonWorks、ProfiBus、CAN、UART，而其中CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域网因为具有高性能、高可靠性以及独特的设计而越来越受到关注，现已形成国际标准，被公认为几种最有前途的现场总线之一[2]。1CAN发展史在80年初，Bosch公司的工程师开始论证串行总线用于客车系统的可行性。因为没有一种现成的网络方案能够完全满足汽车工程师们的要求，于是，在1983年初，UweKiencke开始研究一种新的串行总线。

3、新总线的主要方向是增加新功能、减少电气连接线，使其能够用于产品，而非用于驱动技术。来自Mercedes-Benz的工程师较早制定了总线的状态说明。当时聘请的顾问之一来自于德国Braunschweig-Wolfenbüttel的AppliedScience大学，WolfhardLawrenz博士给出了新网络方案的名字“ControllerAreaNetwork”，简称CAN。1986年2月，RobertBosch公司在SAE（汽车工程协会）大会上介绍了一种新型的串行总线――CAN控制器局域网,那是CAN诞生的时刻。在1987年中期，Intel提前计划2个月交付了首

4、枚CAN控制器82526，这是CAN方案首次通过硬件实现。不久之后，Philips半导体推出了82C200。在1990年早些时候，BoschCAN规范（CAN2.0版）被提交给国际标准化组织。在数次行政讨论之后，应一些主要的法国汽车厂商要求，增加了“VehicleAreaNetwork（VAN）”内容，并于1993年11月出版了CAN的国际标准ISO11898[3]。除了CAN协议外，它也规定了最高至1Mbps波特率时的物理层。同时，在国际标准ISO11519-2中也规定了CAN数据传输中的容错方法。1995年，国际标准ISO11898进行了扩展，以附录的形式说

5、明了29位CAN标识符[4]。当前，修订的CAN规范正在标准化中。ISO11898-1称为“CAN数据链路层”，ISO11898-2称为“非容错CAN物理层”，ISO11898-3称为“容错CAN物理层”。国际标准ISO11992（卡车和拖车接口）和ISO11783（农业和森林机械）都在美国标准J1939的基础上定义了基于CAN应用的子协议，但是它们并不完整。在实际应用中，即使在执行一些非常简单的基于CAN的分布式系统应用，除了基本的第二层服务之外，都要求或希望有更多的功能：如发送长于8字节的数据块，响应或确定数据传送，标识符分配，网络启动或监控节点。由于这些附

6、加的功能直接支持应用过程，所以它可以被认作“应用层”12。如果正确执行，则应用层以及相应的应用层接口的简介（子协议）为通讯和应用过程提供一个清晰定义的分界以便把它们区分开来。在CAN网络的应用中，根据不同的目的和要求，形成了基于CAN较高层协议的几个主要标准。通过应用直接采纳的应用层，得到了广泛接受的标准是CAL[5]和OSEK[6]。CAL可以被认为是不依赖于应用的应用层，它适用于各种基于CAN且直接使用应用层服务的应用中。而OSEK-Com/Net标准则具有应用层和网络管理的功能性，主要用于汽车网络中。CAL(CANApplicationLayer)发布于1

7、993年，是CiA的首批的效力条款之一。CAL为基于CAN的分布式系统的实现提供了一个不依赖于应用、面向对象的环境。它为通讯、标识符分布、网络和层管理提供了对象和服务。CAL主要应用在基于CAN的分布式系统中。OSEK/VDX是汽车行业里的一个联合开发项目,其目的是为汽车的分布式系统提供一工业标准以便具有开放式的结构，这个标准包括一个实时操作系统的软件接口的定义以及一个通讯和网络管理系统的定义。工业应用中，主要代表开放式分布系统的标准是CANopen[7]、DeviceNet[8]和SDS[9]。CANopen标准是由CiA(CAN-inAutomation)旨

8、在解答EU-研究程序结果