CAN(Controller Area Network)是一種多主方式的串行通訊總線。基本設(shè)計(jì)規(guī)范要求有高的位速率、高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤，當(dāng)信號傳輸距離達(dá)到 10Km 時(shí) CAN-bus 仍可提供高達(dá) 5Kbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。CAN 模塊的設(shè)計(jì)，是基于 CAN 芯片，對串行信號(RX/TX)與 CAN 差分信號(CANH/CANL)進(jìn)行互相轉(zhuǎn)換。以下是兩種較為常用的 CAN 收發(fā)器。

CAN總線有兩條控制線：CAN_H和CAN_L，是控制器局域網(wǎng)絡(luò)的總稱。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，CAN通信的應(yīng)用是非常廣泛的，其通信的原理也比較簡單，具體的過程：總線上的節(jié)點(diǎn)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，傳遞的信息將會以報(bào)文的形式在總線上進(jìn)行廣播，總線上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)在接收到數(shù)據(jù)之后，會根據(jù)過濾器來接收自己需要的報(bào)文。CAN通信是一種異步通信的方式，并不依賴于時(shí)鐘進(jìn)行通信，這種通信的方式對外部的電磁干擾是高度免疫的，主要是因?yàn)閮蓷l總線使用的是差分通信的方式，可以抑制共模干擾，且外部使用的是屏蔽雙絞線，對于同一干擾源，對兩條總線的干擾時(shí)相同的，故可抵消。CAN總線物理層的形式主要兩種方式：閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)總線和開環(huán)網(wǎng)絡(luò)總線線。

與其他現(xiàn)場總線相比，CAN部遲疑不決在通信能力、可靠性、實(shí)時(shí)性、靈活性、易用性、傳輸距離和成本等方面有著明顯的優(yōu)勢，成為控制等領(lǐng)域最有前途的現(xiàn)場總線之一。對于CAN總線的物理層接口，現(xiàn)有大多是CAN總線物理層接口電路與CAN總線控制器連接構(gòu)成的CAN總線通信網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)筆者的深入分析和實(shí)踐證明：CAN總線物理層接口電路(符合ISO11898標(biāo)準(zhǔn))也可與單片機(jī)直接連接構(gòu)成一個(gè)高可靠、低成本、簡單實(shí)用、多機(jī)互連的分布式測控系統(tǒng)。

PCA82C250與AT89C55的硬件連接比MAX485與AT89C55的硬件連接還要簡單，因?yàn)?，PCA82C250的通信過程無需接收與發(fā)送的硬件轉(zhuǎn)換控制，僅由軟件來控制接浮時(shí)，CAN總線表現(xiàn)為“隱性”位數(shù)值，即CANH和CANL為懸浮態(tài)(VCAHN≈CANL≈VCC/2，相當(dāng)于關(guān)閉總線)，這為具有“休眠”功能的系統(tǒng)提供了網(wǎng)絡(luò)安全保障;當(dāng)TXD端輸入為低電平時(shí)，CAN總線表現(xiàn)為“顯性”位數(shù)值(向總線傳送有效數(shù)據(jù)位)，即CANH輸出高電壓(約3.5V，當(dāng)VCC為5V時(shí))、CANL輸出低電平(約1.5V,當(dāng)Vcc為5V時(shí))。顯然，在多主機(jī)條件下，“顯性”位和“隱性”位的引入，可在總線上實(shí)現(xiàn)非破壞性總線仲裁，以裁決哪一個(gè)主設(shè)備應(yīng)是下一個(gè)占有總線的設(shè)備。由于沒有用到PCA82C250參考電壓的輸出值，因此，PCA82C250的5腳可懸空，而8腳所接的電阻RS用于控制CAN總線的輸出脈沖的上升、下降沿的斜率，以降低總線的射頻干擾。當(dāng)RS上的電阻大于0.75CC時(shí)，PCA82C250芯片進(jìn)入低功耗待機(jī)狀態(tài);當(dāng)RS上的電壓小于0.3Vcc時(shí)，PCA82C250進(jìn)入高速通信狀態(tài);當(dāng)RS上的電壓處于0.4Vcc至0.6Vcc之間時(shí)，PCA82C250進(jìn)入CAN總線輸出脈沖上升、下降沿的斜率控制通信狀態(tài)，其斜率大小與RS上的電壓成正比。

其主要特點(diǎn)如下：

(1)CAN總線為多主站總線，各節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，且不分主從;

(2)CAN總線采用獨(dú)特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，故實(shí)時(shí)性好;

(3)CAN總線具有點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能;

(4)CAN總線采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀有效字節(jié)數(shù)最多為8個(gè)，數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間短，并有CRC及其他校驗(yàn)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低;

(5)CAN總線上某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí)，可自動脫離總線，而總線上的其他操作不受影響;

(6)CAN總線系統(tǒng)擴(kuò)充時(shí)，可直接將新節(jié)點(diǎn)掛在總線上，因而走線少，系統(tǒng)擴(kuò)充容易，改型靈活;

(7)CAN總線的最大傳輸速率可達(dá)1 Mb/s，直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10 km(速率在5 Kb/s以下);

(8)CAN總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于總線驅(qū)動電路，在標(biāo)準(zhǔn)幀(11位報(bào)文標(biāo)識符)時(shí)，可達(dá)到110個(gè)，而在擴(kuò)展幀(29位報(bào)文標(biāo)識符)時(shí)，個(gè)數(shù)不受限。

當(dāng)需要MCU與通信網(wǎng)絡(luò)之間的電氣隔離時(shí)，可在MCU與CAN總線的物理層專用接口電路之間增加2個(gè)光電隔離器件(如6N137光電隔離電路)，即可實(shí)現(xiàn)MCU與通信網(wǎng)絡(luò)之間的電氣隔離。必要時(shí)通過修改原有的RS-485總線的通信軟件即可實(shí)現(xiàn)多主式多機(jī)數(shù)據(jù)通信，充分利用了CAN總線物理層的優(yōu)勢。在硬件方面，能夠以簡單的形式、較低的價(jià)格、較高的性能構(gòu)造出極具競爭力的分布式測控系統(tǒng)，使多機(jī)互連的分布式測控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)性能得以提升。