CAN總線簡介

　　CAN是控制器局域網絡（Controller Area Network， CAN）的簡稱，是由以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發的，并最終成為國際標準（ISO 11898），是國際上應用最廣泛的現場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協議已經成為汽車計算機控制系統和嵌入式工業控制局域網的標準總線，并且擁有以CAN為底層協議專為大型貨車和重工機械車輛設計的J1939協議。

　　CAN總線特點

　　完成對通信數據的成幀處理

　　CAN總線通信接口中集成了CAN協議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作。

　　使網絡內的節點個數在理論上不受限制

　　CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼，而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點可使網絡內的節點個數在理論上不受限制，數據塊的標識符可由11位或29位二進制數組成，因此可以定義2或2個以上不同的數據塊，這種按數據塊編碼的方式，還可使不同的節點同時接收到相同的數據，這一點在分布式控制系統中非常有用。數據段長度最多為8個字節，可滿足通常工業領域中控制命令、工作狀態及測試數據的一般要求。同時，8個字節不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協議采用CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能，保證了數據通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設計，特別適合工業過程監控設備的互連，因此，越來越受到工業界的重視，并已公認為最有前途的現場總線之一。

　　可在各節點之間實現自由通信

　　CAN總線采用了多主競爭式總線結構，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節點可在任意時刻主動地向網絡上其它節點發送信息而不分主次，因此可在各節點之間實現自由通信。CAN總線協議已被國際標準化組織認證，技術比較成熟，控制的芯片已經商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統之間的數據通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上，方便地構成分布式監控系統。

　　結構簡單

　　只有2根線與外部相連，并且內部集成了錯誤探測和管理模塊。

　　傳輸距離和速率

　　CAN總線特點：（1） 數據通信沒有主從之分，任意一個節點可以向任何其他（一個或多個）節點發起數據通信，靠各個節點信息優先級先后順序來決定通信次序，高優先級節點信息在134μs通信; （2） 多個節點同時發起通信時，優先級低的避讓優先級高的，不會對通信線路造成擁塞; （3） 通信距離最遠可達10KM（速率低于5Kbps）速率可達到1Mbps（通信距離小于40M）；（4） CAN總線傳輸介質可以是雙絞線，同軸電纜。CAN總線適用于大數據量短距離通信或者長距離小數據量，實時性要求比較高，多主多從或者各個節點平等的現場中使用。

　　萬用表測量診斷CAN總線方法

　　此說明用于檢查總線連接上的 CAN 高速和 CAN 低速信號電平是否正確。

　　檢測提示

　　● 電壓檢測 （示波器）：電壓檢測的前提條件是，蓄電池已連接并且點火開關已接通。

　　● 電阻測量：在電阻測量時，在測量前必須把待測部件斷電。為此應斷開車輛蓄電池的接線。等待約3 分鐘，直到系統中的所有電容器放完電。

　　CAN總線

　　CAN （控制器區域網絡） 總線系統是一種線形總線系統并具有以下特征：

　　● 信號雙向傳播。

　　● 所有總線用戶都接收同一個信息。每個總線用戶決定，它是否利用該信息。

　　● 通過簡單并聯即可添加附加的總線用戶。

　　● 此總線系統構成一個多主控單元系統。每個總線用戶可以是主控單元也可以是副控制單元，根據其作為發射器還是接收器被連接而定。

　　● 傳輸媒介是雙線連接。導線的名稱為：CAN Low （低速） 和 CAN High （高速）

　　● 原則上每個總線用戶可以通過總線同所有其它總用戶通信。通過干預法，控制總線上的數據交換。

　　數據總線 K-CAN （車身 CAN）、PT-CAN （傳動系 CAN） 和 F-CAN （底盤 CAN） 之間的主要區別是：

　　● K-CAN：數據傳輸率約 100 kBit/s。可以進行單線運行。

　　● PT-CAN：數據傳輸率約 500 kBit/s。不能進行單線運行。

　　● F-CAN：數據傳輸率約 500 kBits/s。不能單線運行

　　主控單元

　　主控單元是主動式通信方，通信的主動權由它發出。主控制單元掌控總線，并控制通信。主控制單元能夠在總線系統中向被動式總線用戶 （副控制單元） 發送信息，并根據被動式用戶的要求接收信息。

　　副控單元

　　副控制單元是一個被動式通信用戶。副控制單元被要求接收和發送數據。

　　多主控單元系統

　　在一個多主控單元系統中所有的通信用戶在某個時間都能夠擔當主控單元或副控制單元的角色。

　　示波器測量

　　為了弄清 CAN 總線是否完好工作，必須觀察總線上的通信情況。在這種情況下不需要分析單個位，而只需要觀察 CAN 總線是否工作。示波器測量說明：‘CAN 總線很可能無故障工作’。

　　如果用示波器測量 CAN 低 （或 CAN 高） 導線和接地之間的電壓，則獲得一個處于下列電壓極限范圍內的類矩形波信號：

　　K-CAN：

　　CAN Low （低速） 對地：U 最小 = 1 V，U 最大 = 5 V

　　CAN High （高速） 對地：U 最小 = 0 V，U 最大 = 4 V

　　這些值都是近似值，根據總線上的負載可能有幾個 100 mV 的偏差

　　測量 K-CAN：CH1 CAN 低，CH2 CAN 高

　　如果用示波器測量 CAN 低 （或 CAN 高） 導線和接地之間的電壓，則獲得一個處于下列電壓極限范圍內的類矩形波信號：

　　PT-CAN 和 F-CAN：

　　CAN Low （低速） 對地：U 最小 = 1.5 V，U 最大 = 2.5 V

　　CAN High （高速） 對地：U 最小 = 2.5 V，U 最大 = 3.5 V

　　測量 PT-CAN：CH1 CAN 低，CH2 CAN 高

　　總線端測量

　　測量前提 ：

　　● CAN 總線必須斷電。

　　● 不允許使用其它測量儀 （并聯測量儀）。

　　● 測量在 CAN-Low 導線和 CAN-High 導線之間進行。

　　● 實際值允許與標準值有幾歐姆的偏差。

　　K-CAN ：

　　因為電阻根據控制單元內部的開關邏輯而變化，所以在 K-CAN 總線上不能進行規定的電阻測量！

　　PT-CAN、F-CAN ：

　　為了避免信號反射，在 2 個 CAN 總線用戶上 （在 PT-CAN 網絡中的距離最遠） 分別連接一個 120 Ω 的終端電阻。這兩個終端電阻并聯，并構成一個 60 Ω 的等效電阻。關閉供電電壓后可以在數據線之間測量這個等效電阻。此外，單個電阻可以各自分開測量。

　　通過 60 Ω 等效電阻進行測量的提示：把一個便于拆裝的控制單元從總線上脫開。然后在插頭上測量 CAN-Low導線和 CAN-High 導線之間的電阻。

　　提示！

　　并非所有車輛都在 CAN 總線上有終端電阻。可以根據相應的電路圖檢查，在連接的車輛上是否安裝有終端電阻。

　　CAN總線失效

　　當 K-CAN 或 PT-CAN 數據總線失效時，在 CAN-Low 或 CAN-High 導線上可能存在短路或斷路。或者某個控制單元已損壞。

　　為了查找故障原因，建議進行下列工作步驟：

　　● 將總線用戶從 CAN 總線上依次拔下，直至找到故障原因 （= 控制單元 X）。

　　● 檢查通往控制單元 X 的導線是否短路或斷路。

　　● 如有可能，檢測控制單元 X。

　　● 如果某個控制單元至 CAN 總線的分支線短路，僅執行該工作步驟就成功了。如果 CAN 總線中的一條導線自身短路，則必須檢查電線束。