0 引 言
CAN總線是一種串行多主站局域網總線，被廣泛應用于汽車控制系統、自動控制、樓宇自動化、醫學設備等各個領域。其傳輸距離遠，最遠可達10 km，傳輸速率高，最高可達1 Mb／s，容錯性能好，可靠性能高。但是由于CAN驅動器的驅動能力有限，CAN總線能夠驅動的節點數有限，一般在100個左右，同時會隨著傳輸距離的增加，最高傳輸速率會下降，如果距離過長會引起信號丟失、反射等故障。在實驗室條件下測得在5 Kb／s的通信速率下最遠通信距離能達到10 km；在18 Kb／s的通信速率下最遠通信距離只能達到2 km；而在42 b／s的通信速率下，最遠通信距離只能達到1 km。測試條件：線纜采用線徑為0．75 mm2的屏蔽雙絞線，線纜為盤裝，室內測試。在實驗中，發現隨著隨著通信距離的增加，通信速率迅速下降，而CAN總線的驅動節點數量也次第下降。而在通信距離遠，通信節點多的大空間場所，比如礦井、電力監控等系統需要CAN總線來傳輸數據和監控信息的場所，CAN總線不能滿足要求。
如果要實現通信距離遠、通信速率高、總線節點數量多CAN總線系統，實現CAN總線的擴展，就需要一個CAN網關進行橋接，把CAN總線劃分為幾個子網，增加CAN總線通信節點，延長CAN總線的傳輸距離，提高CAN總線的傳輸速率。在研究基于PIC單片機的CAN網關設計和擴展的CAN總線網絡拓撲結構。

1 CAN網關總體設計及總線拓撲結構
1．1 CAN網關總體設計
CAN網關作為一種轉發設備，連接在兩個不同的CAN網絡中，能夠實時接收來自兩個子網中的信息，根據需要篩選或者無條件地把接收到的信息轉發到另外一個網絡中。CAN總線層次結構分為物理層、數據鏈路層和應用層，工作于ISO／OSI參考模式下。CAN網關在物理層和數據鏈路層完成兩個CAN網的連接。CAN網關結構圖如圖1所示。

CAN網關可以作為透明網關和源路由網關。透明網關完全按照接收到的幀格式轉發，不改變幀結構，對于用戶，網關相當于透明的。而源路由網關由用戶提供路由信息，網關按照路由信息對消息進行過濾和有選擇性的轉發。

1．2 CAN總線網絡拓撲結構
帶有網關的CAN網絡拓撲結構如圖2所示。在這個網路中，PC機為主節點，而CAN節點作為從節點。在網絡的頂層，由PC機和網關構成一個主網，在這個主網中PC機和CAN網關作為CAN節點，總線驅動器驅動能力可以帶100個cAN節點左右。主網中的CAN網關再作為下一個子網中的主節點，而其他CAN網關或是CAN節點作為從節點，構成一個子網。這樣通過CAN網關可以逐環把網絡擴展下去，直到最底層的CAN節點。而在應用層上，用戶可以把網關配置成透明網關或是源路由網光。透明網關不影響網絡結構，CAN拓展網絡形成一個多節點，遠距離的網絡。源路由網關對消息具有過濾性，根據用戶的配置信息把CAN網絡在應用層上劃分為幾個小網。

這樣，解決了節點容量、通信距離、通信速率的問題。