干货来袭！车载测试笔记：CAN基础知识！_画出can的网拓扑结构

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学习车载测试，怎能不了解CAN基础知识呢？今天给大家梳理了一篇较为细致的笔记，大家跟着了解起来吧！

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CAN的初识

01 CAN总线是什么

CAN 是 Controller Area Network 的缩写，是 ISO 国际标准化的串行通信协议。通俗来讲，CAN总线就是一种传输数据的线，用于在不同的ECU之间传输数据。

CAN总线有两个ISO国际标准：ISO11898 和 ISO11519。

* ISO11898 定义了通信速率为 125 kbps～1 Mbps 的高速 CAN 通信标准，属于闭环总线，传输速率可达1Mbps，总线长度 ≤ 40米。

* ISO11519 定义了通信速率为 10～125 kbps 的低速 CAN 通信标准，属于开环总线，传输速率为40kbps时，总线长度可达1000米。

02 CAN的拓扑结构

根据知识点介绍，大概画出了整体的拓扑结构（如下图），左边是低速CAN总线的拓扑结构，右边是高速CAN总线的拓扑结构。

如图中所示，CAN总线包括CAN_H 和 CAN_L 两根线。节点通过CAN控制器和CAN收发器连接到CAN总线上的。

ECU可以集成CAN控制器和收发器，也可以没有集成。

03 CAN信号介绍

在CAN总线上，利用CAN_H和CAN_L两根线上的电位差来表示CAN信号。CAN总线上的电位差分为显性电平和隐性电平。其中显性电平为逻辑0，隐性电平为逻辑1。

ISO11898标准（125kbps ~ 1Mbps）和ISO11519标准（10kbps ~ 125kbps）中CAN信号的表示分别如下所示：

04 CAN信号传输

发送过程：

CAN控制器将CPU传来的信号转换为逻辑电平（即逻辑0-显性电平或者逻辑1-隐性电平）。CAN发射器接收逻辑电平之后，再将其转换为差分电平输出到CAN总线上。

 

接收过程：

CAN接收器将CAN_H 和 CAN_L 线上传来的差分电平转换为逻辑电平输出到CAN控制器，CAN控制器再把该逻辑电平转化为相应的信号发送到CPU上。

概括地讲：

发送方通过使总线电平发生变化，将其信息传递到CAN总线上。

接收方通过监听总线电平，将总线上的消息读入自己的接收器。

CAN通信的特点

01 多主工作方式

 所谓多主工作方式，指的是：总线上的所有节点没有主从之分，大家都处于平等的地位。反应在数据传输上，即是：在总线空闲状态，任意节点都可以向总线上发送消息。

在多主工作方式下：

最先向总线发送消息的节点获得总线的发送权；

当多个节点同时向总线发送消息时，所发送消息的优先权高的那个节点获得总线的发送权。

举例：Node_A和Node_B同时向总线发送各自的消息Msg_1和Msg_2，如果Msg_1的优先级比Msg_2高，那么Node_A就获得了总线的发送权。

02 非破坏性位仲裁机制

在CAN协议中，所有的消息都以固定的帧格式发送。当多个节点同时向总线发送消息时，对各个消息的标识符（即ID号）进行逐位仲裁，如果某个节点发送的消息仲裁获胜，那么这个节点将获取总线的发送权，仲裁失败的节点则立即停止发送并转变为监听（接收）状态。

例如：Node_A和Node_B同时向总线发送各自的消息Msg_1和Msg_2，那么对Msg_1的ID号ID_1和Msg_2的ID号ID_2进行逐位仲裁，如果仲裁结果是：ID_1的优先级比ID_2高，那么Msg_1在仲裁中获胜，于是发出Msg_1这条报文的节点Node_A就获得了总线的发送权。同时，Msg_2在仲裁中失败，于是Node_B就转换到监听总线电平的状态。

这种仲裁机制既不会造成已发送数据的延迟，也不会破坏已经发送的数据，所以称为非破坏性仲裁机制。这种仲裁方式的实现机制参见本系列笔记的第二篇CAN协议数据帧与遥控帧中的介绍。

03 系统的柔性

CAN总线上的节点没有“地址”的概念，因此在总线上增加节点时，不会对总线上已有节点的软硬件及应用层造成影响。

04 通信速度

在同一条CAN线上，所有节点的通信速度（位速率）必须相同，如果两条不同通信速度总线上的节点想要实现信息交互，必须通过网关。

举例：汽车上一般有两条CAN总线：500kbps的驱动系统CAN总线和125kbps的舒适系统CAN总线，如果驱动系统CAN总线上的发动机节点要把自己的转速信息发送给舒适系统CAN总线上的转速表节点，那么这两条总线必须通过网关相连。

05 数据传输方式

CAN总线可以实现一对一，一对多以及广播的数据传输方式，这依赖于验收滤波技术。

06 远程数据请求

某个节点Node_A可以通过发送“遥控帧”到总线上的方式，请求某个节点Node_B来发送由该遥控帧所指定的报文。

07 错误检测、错误通知、错误恢复功能

所有的节点都可以检测出错误（错误检测功能）；检测出错误的节点会立即通知总线上其它所有的节点（错误通知功能）；正在发送消息的节点，如果检测到错误，会立即停止当前的发送，并在同时不断地重复发送此消息，直到该消息发送成功为止（错误恢复功能）。

08 故障封闭

节点能够判断错误的类型，判断是暂时性的数据错误（如噪声干扰）还是持续性的数据错误（如节点内部故障），如果判断是严重的持续性错误，那么节点就会切断自己与总线的联系，从而避免影响总线上其他节点的正常工作。CAN通信的上述特点都是基于CAN协议所定义的多种帧结构来实现的.

CAN通信网络结构

OSI基本参照模型

实际上，CAN总线网络底层只采用了OSI基本参照模型中的数据链路层、传输层。而在CAN网络高层仅采用了OSI基本参照模型的应用层

以上就是CAN基础知识，看完之后是不是有一些了解了！