【摘要】CAN總線（Controller Area Network）是控制器局域網(wǎng)，已被廣泛應(yīng)用到眾多領(lǐng)域中。本文簡要介紹CAN總線的特點和應(yīng)用。同時結(jié)合在實踐中遇到的問題，指出在CAN總線應(yīng)用中需要注意的一些地方。

【關(guān)鍵詞】CAN總線

CAN總線是現(xiàn)在應(yīng)用比較廣泛的現(xiàn)場總線之一，它采用串行通訊方式，總線通信率比極高、抗電磁干擾性好并且能檢測出通訊中的錯誤。CAN總線構(gòu)成比較簡單，通過一根雙絞線就可以通訊，而且應(yīng)用靈活，可以很方便的增加或減少節(jié)點。CAN總線也已形成國際標(biāo)準(zhǔn)，方便系統(tǒng)對接。

1起源

CAN總線原來是在20世紀(jì)80年代初應(yīng)用于汽車行業(yè)，用來解決汽車控制系統(tǒng)之間的通信問題。后來因為CAN總線具有許多優(yōu)點，逐漸形成了統(tǒng)一規(guī)范，隨著集成電路的飛速發(fā)展，現(xiàn)今CAN總線的應(yīng)用也越來越容易實現(xiàn)且信價比很高。

2CAN總線特點

（1）CAN總線可以連接多個節(jié)點，每個節(jié)點都可根據(jù)總線訪問優(yōu)先權(quán)收發(fā)CAN總線上的數(shù)據(jù)，通過通訊報文里的報文標(biāo)識符來區(qū)分數(shù)據(jù)。

（2）CAN總線各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強，并且容易構(gòu)成冗余結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性。

（3）CAN總線傳輸速率高，當(dāng)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。

（4）CAN總線發(fā)送期間丟失仲裁或由于出錯而遭破壞的幀可自動重發(fā)，同時要是總線上節(jié)點出現(xiàn)嚴重故障可自動關(guān)閉輸出，使整條總線不受影響。這使CAN總線有良好的可靠性。

（5）CAN總線在不關(guān)閉總線情況下即可任意掛接或拆除節(jié)點，保證了系統(tǒng)的靈活性和可擴展性；

（6）CAN總線有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使總線上各設(shè)備之間具有較好的互操作性、互換性和通用性。同時CAN總線也具有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)。

3設(shè)計應(yīng)用

簡單介紹一種CAN總線的應(yīng)用。CAN總線控制器采用芯片SJA1000，CAN總線收發(fā)器采用芯片PCA82C250。

SJAl000是一種獨立的CAN控制器，主要完成CAN總線通信協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能。SJAl000含有控制寄存器、命令寄存器、狀態(tài)寄存器、中斷寄存器和收發(fā)寄存器。通過讀寫這些寄存器來實現(xiàn)對SJAl000的控制；芯片的TX0、TXl、RX0、RXl引腳用于與CAN總線收發(fā)器的接口，其基本特性有：

（1）有擴展的接收緩沖器64字節(jié)，先進先出(FIFO)；

（2）支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議；

（3）通信位速率可達1Mbps。

SJAl000有中斷輸出信號/INT，中斷輸出信號是低電平有效，通過中斷方式完成與CAN控制器的通信。時鐘腳XTAL1接入16M時鐘，通過示波器檢查CLKOUT腳可以判斷SJAl000是否初始化正常，ADO…AD7是雙向數(shù)據(jù)/地址端口，連接到處理器上，由處理器對SJA1000初始化，并接受CAN總線數(shù)據(jù)。處理器可以采用單片機或ETX主板等。在單片機或ETX主板的配套硬盤里編寫CAN總線的通信控制程序。通信控制程序應(yīng)該完成以下功能：初始化SJAl000、按報文格式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、監(jiān)測寄存器的變化、在通信故障時軟件復(fù)位等。在控制程序中特別注意監(jiān)視CAN總線狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)CAN總線節(jié)點出現(xiàn)嚴重故障時可軟件復(fù)位重新初始化該節(jié)點。只要不是硬件上故障，重新復(fù)位就可以恢復(fù)正常。

PCA82C250是用來連接CAN總線控制器和物理總線的接口芯片，接口采用的是雙線差分驅(qū)動，可以減少傳輸中的干擾。PCA82C250的TXD、RXD引腳分別接收和發(fā)送驅(qū)動后的信號；把PCA82C250的VRFF端（約為0.5Vcc）與SJA1000的RXl腳相連，可以簡化電路。CANH、CANL引腳接至雙絞線或同軸電纜等傳輸介質(zhì)，CANH端的狀態(tài)是高電平或懸浮狀態(tài)，CANL端是低電平或懸浮狀態(tài)。使用PCA82C250可以擴大通信距離、提高系統(tǒng)的抗干擾能力、保護總線、降低射頻干擾、傳輸速率高（最高可達1Mbps）、掉電自動關(guān)閉輸出、可支持多達110個節(jié)點相連接、實現(xiàn)熱防護等。

CAN總線的報文可以由通信雙方約定，主要由幾部分組成：報文起始標(biāo)志；報文標(biāo)識符；正文數(shù)據(jù)；CRC校驗；報文結(jié)尾等。每個節(jié)點的報文大致一樣，可以設(shè)置有一定的優(yōu)先權(quán)，通過報文標(biāo)識符來決定。

在實際使用中要特別注意幾點，一是CAN總線的匹配電阻問題，標(biāo)準(zhǔn)電路匹配電阻是120歐姆，但如果是多個節(jié)點的話，可以在最后一個節(jié)點的CANH和CANL之間串聯(lián)一個120歐姆電阻就可以了，如果每個節(jié)點都接這匹配電阻，可能會造成通信異常。二是如果因為硬件損壞導(dǎo)致CAN總線整體崩潰，可以通過斷開節(jié)點的方法來排除故障，硬件損壞主要會對CANH和CANL的電壓造成影響。三是可以做報文數(shù)據(jù)顯示程序，將CAN總線上的所有數(shù)據(jù)接收下來，通過報文標(biāo)識符來判斷每個節(jié)點是否工作正常，這樣比較直觀。

4結(jié)束語

CAN總線已經(jīng)越來越得到廣泛的應(yīng)用，掌握好CAN總線技術(shù)，給搭建局域網(wǎng)、總線控制、故障檢測、安全防護等系統(tǒng)提供了很好的手段。