控制器局域網總線(CAN，Controller Area Network)是一種用于實時應用的串行通訊協議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現場總線之一。CAN協議由德國的 Robert Bosch公司開發，用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。該協議的健壯性使其用途延伸到其他自動化和工業應用。CAN協議的特性包括完整性的串行數據通訊、提供實時支持、傳輸速率高達1Mb/s、同時具有11位的尋址以及檢錯能力。

CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測出產生的任何錯誤。CAN總線可以應用于汽車電控制系統、電梯控制系統、安全監測系統、醫療儀器、紡織機械、船舶運輸等領域。

CAN總線的特點

1、具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優點;

2、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工作;

3、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;

4、可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文;

5、可靠的錯誤處理和檢錯機制;

6、發送的信息遭到破壞后，可自動重發;

7、節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能;

8、報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優先級信息。

CAN總線的工作原理

CAN總線使用串行數據傳輸方式，可以1Mb/s的速率在40m的雙絞線上運行，也可以使用光纜連接，而且在這種總線上總線協議支持多主控制器。CAN與I2C總線的許多細節很類似，但也有一些明顯的區別。

當CAN總線上的一個節點(站)發送數據時，它以報文形式廣播給網絡中所有節點。對每個節點來說，無論數據是否是發給自己的，都對其進行接收。每組報文開頭的11位字符為標識符，定義了報文的優先級，這種報文格式稱為面向內容的編址方案。在同一系統中標識符是唯一的，不可能有兩個站發送具有相同標識符的報文。當幾個站同時競爭總線讀取時，這種配置十分重要。

當一個站要向其它站發送數據時，該站的CPU將要發送的數據和自己的標識符傳送給本站的CAN芯片，并處于準備狀態;當它收到總線分配時，轉為發送報文狀態。CAN芯片將數據根據協議組織成一定的報文格式發出，這時網上的其它站處于接收狀態。每個處于接收狀態的站對接收到的報文進行檢測，判斷這些報文是否是發給自己的，以確定是否接收它。

由于CAN總線是一種面向內容的編址方案，因此很容易建立高水準的控制系統并靈活地進行配置。我們可以很容易地在CAN總線中加進一些新站而無需在硬件或軟件上進行修改。當所提供的新站是純數據接收設備時，數據傳輸協議不要求獨立的部分有物理目的地址。它允許分布過程同步化，即總線上控制器需要測量數據時，可由網上獲得，而無須每個控制器都有自己獨立的傳感器。

CAN總線的應用

CAN總線在組網和通信功能上的優點以及其高性價比據定了它在許多領域有廣闊的應用前景和發展潛力。這些應用有些共同之處：CAN實際就是在現場起一個總線拓撲的計算機局域網的作用。不管在什么場合，它負擔的是任一節點之間的實時通信，但是它具備結構簡單、高速、抗干擾、可靠、價位低等優勢。CAN總線最初是為汽車的電子控制系統而設計的，目前在歐洲生產的汽車中CAN的應用已非常普遍，不僅如此，這項技術已推廣到火車、輪船等交通工具中。

1、汽車制造中的應用

應用CAN總線，可以減少車身布線，進一步節省了成本，由于采用總線技術，模塊之間的信號傳遞僅需要兩條信號線。布線局部化，車上除掉總線外其他所有橫貫車身的線都不再需要了，節省了布線成本。CAN總線系統數據穩定可靠，CAN總線具有線間干擾小、抗干擾能力強的特點。CAN總線專為汽車量身定做，充分考慮到了汽車上惡劣工作環境，比如點火線圈點火時產生的強大的反充電壓，電渦流緩沖器切斷時產生的浪涌電流及汽車發動機倉100℃左右的高溫。

隨著安全性能日益受到重視,安全氣囊也將逐漸增多,以前是在駕駛員前面安裝一個,今后側面與后座都會安裝安全氣囊,這些氣囊通過傳感器感受碰撞信號,通過 CAN總線將傳感器信號傳送到一個中央處理器內,控制各安全氣囊的啟動彈出動作。同時,先進的防盜設計也正基于CAN總線網絡技術。首先,確認鑰匙合法性的校驗信息通過CAN網絡進行傳遞,改進了加密算法,其校驗的信息比以往的防盜系統更豐富;其次,車鑰匙、防盜控制器和發動機控制器相互儲存對方信息,而且在校驗碼中攙雜隨機碼,無法進行破譯,從而提高防盜系統的安全性。而這些功能的實現無一不借助CAN總線來完成,CAN總線成為汽車智能化控制的“定海神針”。

在現代轎車的設計中,CAN已經成為必須采用的裝置。奔馳、寶馬、大眾、沃爾沃、雷諾等汽車都采用了CAN作為控制器聯網的手段。據報道,中國首輛CAN 網絡系統混合動力轎車已在奇瑞公司試裝成功,并進行了初步試運行。在上海大眾的帕薩特和POLO汽車上也開始引入了CAN總線技術。但總的來說,目前 CAN總線技術在我國汽車工業中的應用尚處于試驗和起步階段,絕大部分的汽車還沒有采用汽車總線設計。國內在技術、設計和應用上進行網絡總線的“深造”勢在必行。

2、大型儀器設備中的應用

大型儀器設備是一種參照一定步驟對多種信息采集、處理、控制、輸出等操作的復雜系統。過去這類儀器設備的電子系統往往是在結構和成本方面占據相當大的部分，而且可靠性不高。采用CAN總線技術后，在這方面有了明顯改觀。

以醫療設備為例，病理分布式監控系統分別由中央控制式的中央監控單元和現場采集單元。 現場采集單元對醫院各室診斷測量儀器進行數據、圖像的實時采集，同時完成數據統計、存貯; 中央監控單元可以定期或不定期地從現場采集單元獲取數據并完成圖像監測、數據統計、報表、打印及數據庫管理。中央監控單元和現場采集單元之間通過CAN總線連接在一起，在這個網絡中，中央監控單元處于主控位置，而現場采集單元可以隨時響應中央監控單元的命令。其現場采集單元由單片機8C552及采集、存儲、顯示、遙控和通信模塊組成,每個現場采集單元可與10個測量儀器相接。