入门知识分享之CAN总线

　　一、CAN总线的概述

　　CAN,全称为“Controller Area Network”,即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。一个由CAN 总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。

　　二、CAN总线的分层结构

　　CAN遵从OSI模型，按照OSI基准模型，CAN结构划分为两层：数据链路层和物理层，如下图所示。

　　1.按照IEEE 802.2和802.3 标准，数据链路层又划分为：

　　1）逻辑链路控制（LLC-Logic Link Control）。

　　2）媒体访问控制（MAC-Medium Access Control）。

　　2.物理层又划分为：

　　1）物理信令（PLS-Physical Signalling）。

　　2）物理媒体附属装置（PMA-Physical Medium Attachment）。

　　3）媒体相关接口（MDI-Medium Dependent Interface）。

　　MAC子层运行借助称之为“故障界定实体（FCE）”的管理实体进行监控。故障界定是使判别短暂干扰和永久性故障成为可能的一种自检机制。物理层可借助检测和管理物理媒体故障实体进行监控（例如总线短路或中断，总线故障管理）。LLC和MAC两个同等的协议实体通过交换帧或协议数据单元（PDU-Protocol Data Unit）和（N）-用户数据组成，为传送一个NPDU,（N-1）层实体必须通过（N-1）服务访问点（SAP-Service Access Point）[（N-1）-SAP].NPDU借助于（N-1）层服务数据单元（SDU-Service Data U nit）[（N-1）-SDU]传至（N-1）层，其服务功能允许NPDU的传送。SDU是接口数据，对其识别预先在（N）层实体间进行，亦即，它表示逻辑数据单元由服务进行传送。CAN协议的数据链层既不提供分配一个SDU至多个PDU,也不提供分配多个SDU至一个PDU的方法，亦即，NPDU直接由相应的NSDU和层指定控制信息N-PCI构成。