在之前的文章中，小編介紹了幾種常見(jiàn)的短距離無(wú)線(xiàn)通信傳輸技術(shù)和低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN），后面的幾期文章將分享常見(jiàn)的有線(xiàn)傳輸方式，如CAN總線(xiàn)、串口通信、USB通信等。

有線(xiàn)傳輸方式

第一期：CAN總線(xiàn)

什么是CAN？

CAN是Controller Area Network 的縮寫(xiě)（以下稱(chēng)為CAN），是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在汽車(chē)車(chē)載產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)車(chē)載安全性、舒適性、方便性、低功耗、低成本等等的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開(kāi)發(fā)了出來(lái)。由于這些電子控制系統(tǒng)之間通信所用到的數(shù)據(jù)類(lèi)型、對(duì)可靠性的要求都不盡相同，而且由多條總線(xiàn)構(gòu)成的情況也非常多，線(xiàn)束的數(shù)量也隨著構(gòu)成情況而增加。

為適應(yīng)“適當(dāng)減少線(xiàn)束的數(shù)量”、“通過(guò)多個(gè)LAN，進(jìn)行對(duì)大量數(shù)據(jù)間的高速數(shù)據(jù)通信”的需求，1986年德國(guó)電氣商博世公司開(kāi)發(fā)出了面向汽車(chē)行業(yè)的CAN通信協(xié)議。此協(xié)議推出之后，CAN通過(guò)ISO11898及ISO11519進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，成為了歐洲已在汽車(chē)行業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

CAN總線(xiàn)的數(shù)據(jù)格式

CAN-bus通信幀共分為數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀、過(guò)載幀和幀間隔。

數(shù)據(jù)幀：結(jié)構(gòu)上由7個(gè)段組成，其中根據(jù)仲裁段ID碼長(zhǎng)度的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN2.0A）和擴(kuò)展幀（CAN2.0B）。標(biāo)準(zhǔn)幀為11位，擴(kuò)展幀為29位。這也是我們?cè)谑褂弥薪佑|最多的格式。

遠(yuǎn)程幀：與數(shù)據(jù)幀相比沒(méi)有數(shù)據(jù)段，結(jié)構(gòu)上由7個(gè)段組成。當(dāng)你需要總線(xiàn)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)向你發(fā)送數(shù)據(jù)，使用次節(jié)點(diǎn)的ID，發(fā)送一幀遠(yuǎn)程幀。遠(yuǎn)程幀最大的好處就是只需要一幀的時(shí)間就能完成一次雙向交互。

錯(cuò)誤幀：雖然CAN總線(xiàn)是可靠性很高的總線(xiàn)，但是依然會(huì)出錯(cuò)：CAN總線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)5種錯(cuò)誤。

過(guò)載幀：當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有做好接收下幀數(shù)據(jù)將發(fā)送過(guò)載幀通知節(jié)點(diǎn)。

幀間隔：只存在于數(shù)據(jù)幀與遠(yuǎn)程幀之間，用于幀之間的分離。

CAN總線(xiàn)的通信特點(diǎn)

CAN總線(xiàn)是德國(guó)BOSCH從80年代初為了解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多控制、測(cè)試系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，從而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是可以用雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導(dǎo)纖維來(lái)作為通信介質(zhì)的一種多主總線(xiàn)。通信速率最高可達(dá)1Mbps。

(1)可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信：CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，取而代之的是對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，在理論上，CAN構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)是不受限制的。數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)符可由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義2或2個(gè)以上不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：只有2根線(xiàn)與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯(cuò)誤探測(cè)和管理模塊。

(3)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)：采用雙線(xiàn)串行通信方式，檢錯(cuò)能力強(qiáng)，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作，每幀數(shù)據(jù)都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃裕m于在高干擾環(huán)境下使用。

(4)完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理：CAN總線(xiàn)通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可以完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括數(shù)據(jù)位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等等。

CAN 的高性能和可靠性的特點(diǎn)現(xiàn)已被了解認(rèn)同，并且被廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化等行業(yè)。CAN總線(xiàn)儼然是當(dāng)今自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的大熱之一，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。它的出現(xiàn)為分布式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)大有力的技術(shù)支持。

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　　審核編輯：湯梓紅