CAN是控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)，并最終成為國際標準（ISO11898），是國際上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。到目前為止，世界上已經(jīng)擁有20多家CAN總線控制器芯片生產(chǎn)商，110多種CAN總線協(xié)議控制器芯片和集成CAN總線協(xié)議控制器的微處理器芯片。在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標準總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協(xié)議。近年來，其所具有的高可靠性和良好的錯誤檢測能力受到重視，被廣泛應用于汽車計算機控制系統(tǒng)和環(huán)境溫度惡劣、電磁輻射強和振動大的工業(yè)環(huán)境。 近年來，隨著汽車電子技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)代汽車中所使用的電子控制系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)越來越多，如發(fā)動機電控系統(tǒng)、 自動變速器控制系統(tǒng)、防抱死制動系統(tǒng)(ABS)、自動巡航系統(tǒng)(ACC)和車載多媒體系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和汽車的顯示儀表之間、系統(tǒng)和汽車故障診斷系統(tǒng)之間均需要進行數(shù)據(jù)交換，如此巨大的數(shù)據(jù)交換量，如仍然采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的方法，即用導線進行點對點連接的傳輸方式將是難以想象的。CAN作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊總線解決了這一問題，它在車載各電子控制裝置 ECU 之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡，作為一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規(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)生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時，CAN總線仍可提供高達5Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。CAN用作汽車中的數(shù)據(jù)和控制通信的網(wǎng)絡，具有不可比擬的優(yōu)越性。據(jù) 統(tǒng)計，目前CAN總線在汽車動力總成中占了85%的市場份額，2008年全球主要汽車生產(chǎn)廠商生產(chǎn)歐Ⅲ/歐Ⅳ排放標準以上的汽車后，采用CAN總線的汽車將超過95%。

一 直以來，富士通就在16位微控制器和32位微控制器中集成了CAN控制器。為了滿足各種應用需求，提供了多通道類型的CAN，1-channel CAN(稱為單CAN)，2-channel CAN (稱為雙CAN)，3-channel CAN(稱為三CAN)。 以下列出了富士通的CAN MCU (Microcontroller Unit)產(chǎn)品系列(圖1) 。

圖1
 

 
所有這些微控制器都配有閃存，并且有各種容量閃存的控制器可提供。而且，這些微控制器允許對閃存進行10,000次以上的重寫操作，以便滿足終端用戶對系統(tǒng)升級和數(shù)據(jù)變更的需要。配有閃存的微控制器和內(nèi)置的CAN macro允許在閃存內(nèi)通過CAN總線對閃存內(nèi)的程序進行重寫。

CAN總線的特點

圖2
 

以上數(shù)據(jù)顯示了CAN的特殊功能，它們作為車載控制器局域網(wǎng)絡受到了業(yè)內(nèi)的關注。

這些特殊功能包括：

快速訪問

盡管總線訪問取決于數(shù)據(jù)傳輸速率，CAN卻支持1Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。這對于控制局域網(wǎng)比較適度。

錯誤檢測能力

CAN提升了錯誤檢測能力：它在傳輸過程中可以檢測到2個錯誤，在接收過程中可以檢測到3個錯誤。

短消息

因為消息比較短（從0到8個字節(jié)），重復傳輸?shù)臅r間也就相應地縮短了。

多主配置

使用多主設備進行的通信被用于數(shù)據(jù)傳輸。

設置總線訪問優(yōu)先級

在總線訪問中，給予最低ID No.的總線最高的優(yōu)先級。

CAN控制器的錯誤檢測

1．發(fā)送 [!--empirenews.page--]

位錯誤（Bit Error）

單元在發(fā)送位的同時也對總線進行監(jiān)視。如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相符合，則在此位時間里檢測到一個位錯誤。但是在仲裁場（ARBITRATION FIELD）的填充位流期間或應答間隙（ACK SLOT）發(fā)送一“隱性”位的情況是例外的-- 此時，當監(jiān)視到一“顯性”位時，不會發(fā)出位錯誤。當發(fā)送器發(fā)送一個被動錯誤標志但檢測到“顯性”位時，也不視為位錯誤。

應答錯誤（Acknowledgment Error）

只要在應答間隙（ACK SLOT）期間所監(jiān)視的位不為“顯性”，則發(fā)送器會檢測到一個應答錯誤。

2．接受

填充錯誤（Stuff Error）

如果在使用位填充法進行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平時，將檢測到一個填充錯誤。

CRC 錯誤（CRC Error）

CRC 序列包括發(fā)送器的CRC 計算結果。接收器計算CRC 的方法與發(fā)送器相同。如果計算結果與接收到CRC 序列的結果不相符，則檢測到一個CRC 錯誤。

形式錯誤（Form Error）

當一個固定形式的位場含有1 個或多個非法位，則檢測到一個形式錯誤 。(備注：接收器的幀末尾最后一位期間的顯性位不被當作幀錯 誤)

圖3 節(jié)點的錯誤狀態(tài)
 

富士通CAN控制器的節(jié)點狀態(tài)處理

節(jié)點狀態(tài)

NS1、NS2 (Node status bits)

節(jié)點狀態(tài)轉換

無論是工業(yè)系統(tǒng)還是自動化系統(tǒng)，一直以來，大多數(shù)CAN總線網(wǎng)絡系統(tǒng)都要求有操作系統(tǒng)。在眾多普遍使用的操作系統(tǒng)中，OSEK作為使用CAN通信系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，近來獲得了廣泛的認可。

圖4
 

具有內(nèi)置CAN 的富士通微控制器支持OSEK/VDX操作系統(tǒng)。日本Vector有限公司發(fā)售有osCAN 16LX和osCAN FR兩套OSEK/VDX操作系統(tǒng)。osCAN系列系統(tǒng)由一個操作系統(tǒng)的內(nèi)核和車載控制單元所需的通信軟件模塊等構成。

C AN總線組網(wǎng)自由，擴展性強；自動錯誤界定，簡化了電控單元對通信的操作；可根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容確定優(yōu) 先權，解決通信的實時性問題。這些優(yōu)點使CAN總線不僅在汽車控制和通信網(wǎng)絡中被廣泛采用，在工業(yè)控制中也將有廣闊的應用前景。