一种值得嵌入式开发人员学习的总线 -- CAN-Bus

CAN总线相关概述

1 写在前面

说到CAN，相信大家都有所了解，但单纯的了解，其意义不大，要知道它能做什么，知道它的用途才重要。

可能初学的朋友不太了解CAN的应用领域，对于汽车电子、轨道交通、工业自动化等诸多的运动控制系统中，运用CAN总线通信的地方很多很多。所以，我建议：嵌入式开发的朋友，有必要学习CAN，以及CAN常用的通信协议。

2 CAN总线

什么是总线？

相信大家都知道，谷歌百度一下，非常详细的解释：总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信主干线。就好比一条输电线，它有多条分支，但主干线是重要的一条线路。

什么是CAN？

CAN：ControllerAreaNetwork即控制器局域网络。

理解了总线及CAN的含义，对CAN总线的理解就不难了，只是我们这种控制通信的方式这样命名而已。同理，我们也能理解什么是485总线，什么是I2C总线······

3 CAN网络结构

想要实现CAN总线的通信，必须要有CAN相关的硬件支持，也可以说是OSI（开放系统互联）中的物理层。

（图片来自STM32 CAN网络结构图）

主要包含：MCU、CAN控制器、CAN收发器；

可以结合485总线理解，CAN控制器就是UART控制器，CAN收发器就是485转换器。

CAN控制器是CAN通信中的核心部位，收和发的数据都经由它来处理；

CAN收发器可以理解成一个转换器，就是将TTL电平信号转换为CAN总线中的差分信号。

4 CAN通信原理

CAN通信原理其实是一个很大的话题，这里从基础来讲述实现CAN通信的原理。

can在英文单词中有"罐头"的意思，可能很多人小时候都玩过有种叫“传声筒”的东西，就是对着绳子一端的罐头说话，声音就可以传输的另一头。

罐头一端的人说【你好】，另外一端的人就能理解到对方说的话（你好）的意思。

我们可以把【你好】理解成通信中的数据，至于它是通过什么方式传输过去我们是不必关心的，只需要知道【你好】的意思即可。

也就是说，数据经过电平转换的过程我们不用关心，还有就是添加的一些协议（如CANopen，可以理解成额外添加的数据）我们也不用关心，关心的是我们想要得到的数据。

5 CAN应用协议

CAN也可以理解成UART，我们可以不使用CAN收发器，像单片机UART中直接将两块单片机的TX和RX引脚连接，通过TTL电平信号传输数据。

一般来说，我们使用UART通信，都会添加相关的协议，如ModBus。添加协议的作用是就是方便解析数据，防止信号受干扰而检测错误数据帧等。

相关的协议目前有多种：

CANopen协议 （制定组织：CiA）

DeviceNet协议 （制定组织ODVA）

CAL协议 （制定组织：CiA）

CANKingdom （制定组织：Kvaser）

J1939协议 （制定组织：SAE）

SDS协议（制定组织：Honeywell）

CAN总线应用协议相对CAN驱动来说要复杂的多，目前CANopen协议算是市面上用的比较多的一种，后期会更新CANopen协议中一项开源协议canfestival。

6 最后

CAN总线以及CAN相关协议的内容相对来说较多，本文算是带领大家对CAN有一个基础的认识。

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原文标题：一种值得嵌入式开发人员学习的总线 --- CAN-Bus

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