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

有線傳輸方式

第一期：CAN總線

什么是CAN？

CAN是Controller Area Network 的縮寫（以下稱為CAN），是ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。在汽車車載產(chǎn)業(yè)中，出于對車載安全性、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)被開發(fā)了出來。由于這些電子控制系統(tǒng)之間通信所用到的數(shù)據(jù)類型、對可靠性的要求都不盡相同，而且由多條總線構(gòu)成的情況也非常多，線束的數(shù)量也隨著構(gòu)成情況而增加。

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

CAN總線的數(shù)據(jù)格式

CAN-bus通信幀共分為數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀、過載幀和幀間隔。

數(shù)據(jù)幀：結(jié)構(gòu)上由7個段組成，其中根據(jù)仲裁段ID碼長度的不同，分為標(biāo)準(zhǔn)幀（CAN2.0A）和擴展幀（CAN2.0B）。標(biāo)準(zhǔn)幀為11位，擴展幀為29位。這也是我們在使用中接觸最多的格式。

遠程幀：與數(shù)據(jù)幀相比沒有數(shù)據(jù)段，結(jié)構(gòu)上由7個段組成。當(dāng)你需要總線上的一個節(jié)點向你發(fā)送數(shù)據(jù)，使用次節(jié)點的ID，發(fā)送一幀遠程幀。遠程幀最大的好處就是只需要一幀的時間就能完成一次雙向交互。

錯誤幀：雖然CAN總線是可靠性很高的總線，但是依然會出錯：CAN總線上會出現(xiàn)5種錯誤。

過載幀：當(dāng)某個節(jié)點沒有做好接收下幀數(shù)據(jù)將發(fā)送過載幀通知節(jié)點。

幀間隔：只存在于數(shù)據(jù)幀與遠程幀之間，用于幀之間的分離。

CAN總線的通信特點

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

(1)可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信：CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，取而代之的是對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點是，在理論上，CAN構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點個數(shù)是不受限制的。數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識符可由11位或29位二進制數(shù)組成，因此可以定義2或2個以上不同的數(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)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。

(2)結(jié)構(gòu)簡單：只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。

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

(4)完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理：CAN總線通信接口中集成了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、優(yōu)先級判別等等。

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