CAN总线拓扑图，基本的CAN总线电路

　　一、CAN总线是什么？

　　CAN是ControllerAreaNetwork的简称，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，最早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，1986年，BOSCH开发出面向汽车的CAN通信协议，后来，CAN总线通过ISO11898和ISO11595进行了标准化，现在在欧洲是汽车网络的标准协议。

　　把汽车比如成人体，那CAN总线就是神经系统，电子控制单元（ECU）就是身体的一部分，身体是由多个ECU组成的，各个ECU之间通过神经系统进行通信，一个部分感知到的信息可以与另一部分共享。

　　CAN的应用非常广泛，工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

　　二、CAN总线的作用？

　　在汽车上，CAN总线的作用就是把不同的部件连接起来，然后这些部件都执行同一套标准协议，这样的好处是兼容性高，信息可以可靠共享，并且能减少整车的线束数量。

　　节点可以挂很多部件

　　三、CAN总线的优点

　　1.简单低成本：ECU通过单个CAN系统进行通信，而不是直接的复杂模拟信号线通信，这样减少了错误，重量，接线和成本。

　　2.完全集中：CAN总线提供了一个接入点，可以与所有网络ECU进行通信，——支持集中诊断，数据记录和配置。

　　3.稳定：CAN总线具有强大的抗电干扰和抗电磁干扰能力，非常适合对安全要求严格的应用（例如车辆）。

　　4.高效：通过ID对CAN帧进行优先级排序，以便优先级最高的数据可以立即访问总线，而不会引起其他帧的中断。

　　四、CAN总线的历史

　　CAN总线发展很多年了。

　　CAN之前版本：汽车ECU是复杂点对点布线。

　　1986年：博世开发了CAN协议作为解决方案。

　　1993年：CAN被采用为估计标准（ISO11898）

　　2003年：ISO11898称为标准系列。

　　2012年：博世发布了CANFD1.0

　　2015年：CANFD协议标准化（ISO11898-1）

　　2016年：CAN物理层，数据速率高达5Mbit/s，已通过ISO11898-2标准化。

　　如今，CANBUS已成为汽车、卡车、公共汽车、拖拉机、轮船、飞机等的标准配置。

　　五、CAN总线拓扑图

　　从拓扑图中可以看到一个CAN节点，主要由CPU，CAN控制器，CAN收发器组成。

　　

　　CAN总线拓扑

　　1.显性和隐性

　　CAN总线是差分线，有CAN_H和CAN_L两根线，差分线的抗干扰能力强，外界有干扰时，几乎同时会耦合到差分线的两根线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消，图中箭头所示，虽然两根线都受到干扰，但是两者差值不变。

　　CAN收发器根据CAN_H和CAN_L的差值来判断总线电平，总线电平有两种，显性电平和隐性电平，CAN2.0A/B规定的总线value如下：

　　有人会说，为什么显性电平是逻辑0，是因为CAN总线采用的“线与”的规则进行总线冲裁，在CAN2.0上规定了总线上同时传输显性和隐形电平时，总线是显性，即1&0=0，所以0为显性。

　　

　　从下图可以看到，ISO11898的电平和ISO11519是不一样的，现在大多数都是和ISO11898一样的。下面是两个显隐性电平的区别比较，同时给出了最大最小值。

　　两种标准CAN总线电平区别

　　2.CAN收发器的作用

　　顾名思义，收发器既可以收，也可以发，收是接收CAN总线上的差分数据，将数据转换为TTL电平，发送给控制器；发是将CAN控制器的TTL电平信号转换为差分信号进行总线数据传输。

　　

　　3.CAN控制器的作用

　　CAN控制器一方面接收收发器的数据，进行解析后发送给CPU；另一方面接收CPU的指令数据，然后发送给CAN收发器。

　　4.120Ω终端电阻

　　高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。

　　对于低频信号则不用CAN总线两端必须连接终端电阻才可以正常工作，终端电阻应该与通讯电缆的阻抗相同，典型值为120欧姆，其作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。

　　

　　终端电阻并不都是120Ω，以下是ISO11898协议的推荐值。

　　

　　终端电阻取值

　　四、基本的CAN总线电路

　　如下就是CANBUS的基本电路，因为一般节点都是和OBD接口相连的，ESD保护非常重要，另一方面120Ω并不是任何时候都需要，所以电路设计时加一个JP1跳接帽比较好。

　　

　　必要时需要在CAN_H和CAN_L预留RCEMIfilters，用来吸收EMI。

　　
责任编辑人：CC