摘 要：CAN總線可以滿足許多工業監控系統的要求。本文介紹了CAN的結構，網絡協議及控制器的使用。
　　關鍵詞：現場總線；CAN；網絡
　　一、引言
　　在計算機數據傳輸領域內，長期以來使用RS-232和CCITTV.24通信標準，盡管它們被廣泛地使用，但卻是一種低數據速率和點對點的數據傳輸標準，無能力支持更高層次的計算機之間的功能操作。同時，在復雜或大規模的應用（如工業現場或生產自動化領域）中需采用傳統星型拓撲結構，那么安裝成本和介質造價都將非常高昂；采用流行的LAN組件及環型或總線型拓撲結構，雖然可以減少電纜長度，但是增加的LAN介質及相關硬件和軟件又使其系統造價與星型系統相差無幾。所以在最低層次上的確需要設計出一種造價低廉而又能經受工業現場環境的通信系統，現場總線（Field bus）就是在這種背景下產生的。
　　二、CAN總線
　　控制器局部網（CAN-Controller Area Network）屬于現場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通訊網絡。CAN的應用范圍遍及從高速網絡到低成本的多線路網絡。在自動化電子領域的汽車發動機控制部件、傳感器、抗滑系統等應用中，CAN的位速率可高達1Mbps。同時，它可以廉價地用于交通運載工具電氣系統中，例如，燈光聚束電氣窗口等等以代替所需要的硬件連接。
　　CAN總線采用雙線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環境中合作。CAN具有優先權和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN控制器掛到CAN-bus上，形成多主機局部網絡。其可靠性和實時性遠高于普通的通信技術。
　　三、CAN控件的硬件構成
　　由于CAN總線具有通訊速率高，可靠性高，連接方便和性能價格比高等諸多特點，推動其應用開發的迅速發展，其產品正逐步形成系列。下面以PHILIPS82C200為例說明。82C200分為控制寄存器、命令寄存器、狀態寄存器、中斷寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器、輸出控制寄存器、測試寄存器、發送緩存器、接收緩存器和時鐘分頻寄存器，十三種寄存器。
　　四、CAN控制器的初始化
　　在初始化之前，應設置輸出控制寄存器的復位請求位為高，再設置其它寄存器。控制寄存器設定中斷，命令寄存器控制緩存器的接發狀態，中斷寄存器查詢82C200的工作狀態，接收碼寄存器設定工作地址，接收屏蔽寄存器設定工作形式，總線定時寄存器設定工作頻率、采樣頻率，輸出控制寄存器一般為正常輸出方式，最后應使復位請求位從高變低，使CAN控制器進入正常工作狀態。
　　五、CAN的通信協議
　　CAN控制器支持四種不同的CAN協議類型：數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。具體可參見CAN技術規范2.0a或2.0b以及CAN國際標準ISO11898。這里只介紹一下數據幀。
　　CAN中的總線數值為兩種互補邏輯數值：顯性（表示邏輯“0”）或隱性（表示邏輯“1”）。
　　數據幀從一個發送節點傳送數據以一個或多個接收節點，一個數據幀由七個不同的位場組成如圖1所示：幀起始、仲裁場、控制場、循環冗余校驗（CRC）場、應答場、幀結束。
　　
　　圖1　數據幀的結構示意圖
　　六、CAN協議的分層結構
　　　　CAN協議是一種串行數據通信協議，它可以非常有效地構成分布式實時監測/控制系統。CAN總線規范規定了任意兩個CAN節點之間的兼容性，包括電氣特性及數據解釋協議，它采用了ISO-OSI中的三層網絡結構——物理層、數據鏈路層和應用層。其中應用層可能包含了除物理層和數據鏈路層外其余四層中的某些功能。它具有簡化的網絡結構。CAN總線體系結構模式如圖2所示。
　　
　　圖2　CAN總線體系結構
　　七、結束語
　　帶有CAN通信接口的工業控制產品可通過雙絞線接入CAN，這使得CAN的組網和擴展變得容易。目前CAN總線應用研究還在不斷深入，隨著CAN總線的國際標準化，具有優先權和仲裁權功能，通信速率高，可靠性和實時性高，連接方便和性能價格比高等優點CAN網絡將會得到迅速的發展和應用。