控制器局域網CAN(CAN一 ControllerAreaNetwork)為串行通訊協議，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信網絡，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。CAN的應用范圍很廣，從高速的網絡到低價位的多路接線都可以使用CAN。控制器局域網采用雙線串行通信方式工作。具有強有力的檢錯功能，可在高噪聲干擾環境中使用，具有優先權和仲裁功能、多個單片微機可通過CAN的控制器掛到CAN總線上，形成多主機局部控制網。CAN的最初設計目標是取代汽車中過多的硬件連接控制電路，但由于它的優良性能，現在除了汽車外，它已在工業自動化、各種控制設備、交通工具、醫療儀器以及建筑、環境控制等各領域得到了廣泛的應用[20]。1993年n月150正式頒布了道路交通運載工具一數字信息交換一高速通信控制器局域網CAN國際標準 15011898，為控制器局域網標準化、規范化的推廣鋪平了道路。

2.2.1 CAN技術規范

CAN是德國Bosch公司在20世紀80年代初為解決現代汽車中眾多的控制模塊與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信總線，是一種多主站總線通信系統。通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維，其通信速率可達IMbPs，最大通信距離可達5000m。在CAN總線通信控制器中集成了以N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，包括零位的插入/刪除、數據塊編碼、循環冗余檢驗、優先級判別等項工作〔22]。在汽車電子行業里，使用CAN連接發動機控制單元、自動變速箱控制單元ABS系統等等，其傳輸速度可達 1Mbit/s。同時，可以將CAN安裝在卡車本體的電子控制系統里，諸如車燈組、電氣車窗等等，用以代替接線配線裝置。制定技術規范的目的是為了在任何兩個以N儀器之間建立兼容性。可是，兼容性有不同的方面，比如電氣特性和數據轉換的解釋。為了達到設計透明度以及實現靈活性，根據150/051參考模型，CAN被細分為以下不同的層次 :

1、CAN對象層 (the objeet layer)
2、eAN傳輸層 (the transfer layer)
3、物理層

對象層和傳輸層包括所有150/051模型定義的數據鏈路層的服務和功能，即邏輯鏈路控制子層(LLC)和媒體訪問控制子層(MAC)，對象層的作用包括:

1、查找被發送的報文;
2、確定由實際要使用的傳輸層接收哪一個報文;
3、為應用層相應的硬件提供接口。

傳輸層的作用主要是傳送規則，也就是控制幀結構、執行仲裁、錯誤檢測、出錯標定、故障界定。總線上什么時候開始發送新報文及什么時候開始接收報文，均在傳輸層里確定。位定時的一些普通功能也可以看作是傳輸層的一部分，，理所當然，傳輸層的修改是受到限制的。物理層的作用是在不同的節點之間根據所有電氣屬性進行位信息的實際傳輸。在同一網絡內，物理層對于所有的節點必須是相同的。

2.2.2 CAN的基本概念
下面對CAN協議的媒體訪問控制子層(傳輸層)的一些專業術語和特征作說明CAN協議的媒體訪問控制子層(傳輸層)的一些專業術語和特征作(Message):

1、總線上的報文以不同報文格式發送，但長度受到限制。總線空閑時，任何一個網絡上的節點都可以發送報文。
2、信息路由 (InformationRouting):在CAN網絡中，節點不使用任何關于系統配置的報文比如站地址，由接收節點根據報文本身特征判斷是否接受這幀信息。因此系統擴展時，不用對應用層以及任何節點軟件和硬件作任何改變，可以直接在CAN網絡中增加節點。
3、標識符(Identifier):要傳送的報文有特征標識符(是數據幀和遠程幀的一個域)，它給出的不是目標節點地址，而是這個報文本身的特征。信息以廣播方式在網絡上發送，所有節點都可以接收到。節點通過標識符判定是否接受接收到的這幀信息。
4、數據一致性:應確保報文在CAN網絡里同時被所有節點接收或同時不接收。這是配合錯誤處理和再同步功能實現的。
5、位速率:不同的CAN系統速度不同，但在一個給定的系統里，位速率是唯一的，并且固定的。
6、優先權:由發送數據的報文中的標識符決定報文占用總線的優先權。標識符越小，優先權越高。
7、遠程數據請求 (RemoteDataRequest):通過發送遠程幀，需要數據的節點請求另一節點發送相應的數據。回應節點傳送的數據幀與請求數據的遠程幀由相同的標識符命名。
8、仲裁(Arbitration):只要總線空閑，任何節點都可以向總線發送報文。如果有兩個或兩個以上的節點同時發送報文，就會引起總線訪問沖突。通過使用標識符的逐位仲裁一一載波偵聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD，Ca仃lersenseMultipleAccesswitheollisionDeteet)—的無損仲裁方式就可以解決這個lb]題。
9、錯誤檢測與可靠性:為了保證發送的報文正確可靠，CAN采用發送濫聽的位錯誤檢測、幀數據的循環冗余碼CRC校驗、位填充技術、幀格式校驗和應答檢測等五種錯誤檢測方法。這些措施使CAN具有識別全部的全局錯誤、發送端的局部錯誤、一幀信息中的5個以上隨機錯誤、報文中長度小于巧的突發
性錯誤和報文中任一奇數個錯誤，使報文錯誤漏報率小于 4.7x10
10、故障界定(ConfinemenO:CAN節點能區分瞬時擾動引起的故障和永久性故障。故障節點會被關閉。
11、同步:CAN節點之間采用串行線連接，數據和同步信號都由這個通道承擔。信息發送有起始同步信號，傳送過程中接收節點進行再同步。
12、總線狀態:e胡總線上用“顯性(dominant)”和“隱性(reeessive)”兩個互補的邏輯值表示“0”和“1”，“顯性”對應邏輯“0”，“隱性”對應邏輯“1”，“顯性”狀態和“隱性”狀態線與為“顯性”狀態，所以當在總線上出現兩個節點同時分別發送“0”和“1”時，其結果是總線數值為顯性“O”。CAN總線采用二進制不歸零伽Rz)編碼方式，所以總線上不是“0”，就是“1”。其具體代表值與電壓的關系如圖2一1所示:

13、應答:接收節點對正確接收的報文給出應答，對不一致報文進行標記。
14、位流編碼:一幀報文中，起始域、仲裁域、控制域、數據域和CRC域的二進制位流通過位填充方式編碼。當連續出現5個相同極性位時，自動插入一個補碼;報文中其他域不使用位流編碼，錯誤幀和過載幀也不使用。