车载网络: CAN (Control Area Network) 控制器局域网络

概述

CAN,全称 控制器局域网络 (Controller Area Network, CAN),是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为 国际标准(ISO 11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。

CAN工作方式

通过一种类似于“会议”的机制实现通信。每一个会议参与人员都可以自由地提出会议议题(多主通信模式) [1]。

诞生

为了解决现代汽车中众多控制器及测试仪器之间的数据交换、实现数据共享并尽量避免过多占用邮箱的车辆空间,在车辆电控系统中引入了CAN总线技术 [1]。

汽车传统布线网络图 [2]:

汽车CAN总线布线网络图 [2]:

分层结构

CAN协议包括ISO/OSI参考模型中的最低两层 [1]:

  • 数据链路层
  • 物理层

优缺点

优点

  • CAN总线的节点分成不同的优先级;
  • 采用非破坏仲裁技术;
  • 报文采用短帧结构,数据出错率极低;
  • 节点在错误严重的情况下可自动关闭输出 [3]。

缺点

CAN现场总线作为一种面向工业底层控制的通信网络,其局限性也是显而易见的 [3]:

  • 不能与Internet互连,不能实现远程信息共享;
  • 不易与上位控制机直接接口;
  • 现有的CAN接口卡与以太网网卡相比大都价格昂贵;
  • CAN现场总线无论是其通信距离还是通信速率都无法和以太网相比。

成为车载网络协议主流

CAN为多主方式工作,所以与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性 [4]。因而成为车载网络协议的主流。

仿真软件

  • CANOE [5]
  • PFautoCAN [5]
  • Simulink

Ref

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