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一，Can-bus的起源

控制器局域网（controllerareanetwork 简称CAN）总线技术最早被用于飞机、坦克等武器电子系统的通讯联络上。将这种技术用于民用汽车最早起源于欧洲，德国Bosch公司于１９８３年为汽车应用而开发的，一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，属于现场总线（FieldBus）的范畴。１９９３年１１月，ＩＳＯ正式颁布了控制器局域网ＣＡＮ国际标准（ISO11898），为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。目前它已经成为国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。

二，Can-bus的发展

Can-bus目前在全球市场上处于起始点，但我们需要看到一个事实：近年来，在现代轿车的设计中，CAN已经成为必须采用的装置。奔驰、宝马、大众、沃尔沃、雷诺等汽车都采用了CAN作为控制器联网的手段。在欧洲、美洲，亚洲CAN-bus总线技术在工程机械领域都已经普遍应用，国际上一些著名的工程机械大公司如CAT、VOLVO、利勃海尔等都在自己的产品上广泛采用CAN-bus总线技术，大大提高了整机的可靠性、可检测和可维修性，同时提高了智能化水平。在我国，目前CAN-BUS技术重点应用在车身控制系统、楼宇监控和电梯的控制系统、机器人的分布式控制系统、船舰上的控制系统和医疗仪器主监控系统、轴承检测系统、矿井监控系统等等诸多领域，呈现出一片欣欣向荣的景象。

随着CAN-BUS的不断完善和发展，作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式，CAN-BUS 不再仅仅局限于上述领域，还被广泛应用到其它各个自动化控制系统中。在交通工具中如火车、轮船、飞机中将有运用。在国内，CAN-bus总线控制系统也开始在汽车的控制系统中广泛应用，在工程机械行业（如自动控制、智能大厦、电力系统、电梯行业、安防监控等领域）中也正在逐步推广应用。另外，can-bus也有在家庭消费方面发展的潜力，比如大型家电的控制系统，家庭的门禁系统等等。

三，Can-bus基本原理

  Can是由ISO定义的串行通讯总线，特别设计用于电噪声很大的环境，它的基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。当信号传输距离达到10km时，can仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。

  Can具有十分优越的特点：1，低成本。2，极高的总线利用率。3，很远的数据传输距离（10km）。4，高速的数据传输速率（高达1Mbit/s）。5，可根据报文的id决定接收或者屏蔽该报文。6，可靠的错误处理和检错机制。7，发送的信息遭到破坏后自动重发。8，节点在错误严重的情况下具有自动退出总线功能。9，报文不包括源地址或目标地址，仅用标识符来指示功能信息、优先级信息。

  Can通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式。Can层的定义与开放系统互连模型（OSI）一致。每一层与另一设备上相同的那一层通讯。实际的通讯在每一设备上相邻的两层，而设备只有通过模型物理层的物理介质互连。Can的规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。Can能使用的物理介质有：双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。Can-bus信号使用差分电压传送，两条信号线被称为canh和canl，静态时均是2.5v，此时表逻辑1，叫隐形。用canh比canl高表示逻辑0，叫显性，此时canh为3.5v，canl为1.5v。这样can驱动器能够因此而避免噪声和容错。

同时can协议有五种错误检测的方法,其中三个是报文级的两个是位级的。在报文级检查中，有CRC检查、应答场和形式检查。在位级的检查中，有发送器位监控和位填充规则。

四，基于Can-bus的系统

1，iCAN系统与应用

iCAN系统全称为“工业CAN-bus现场总线控制系统（Industry CAN-bus Fieldbus Control System）”，它是一种基于CAN-bus（Controller Area Network）的现场总线控制系统。

iCAN系统提供一个低成本的通信链路，它使用CAN-bus将工业现场设备（如传感器、仪表等）与管理设备（工控机、PLC等）连成网络，从而消除了昂贵的连接线路，典型的iCAN系统如下图所示。

iCAN系统是一个完整的数据采集控制解决方案。它以iCAN协议、iCAN主站设备和iCAN从站设备）为核心，配套iCAN配置工具软件、iCAN协议库和OPC服务器以便用户快速应用。提供iCAN开发套件供用户迅速入门，并提供iCAN多协议网关，供用户兼容其它如Profibus、DeviceNet、CANOpen等通信网络。如下图所示。

iCAN系统是一个简单 、高效、易用的FCS系统，主要应用领域如下：工厂自动化，设备自动化，水处理，工程机械，船舶，油田，煤矿等等。

2，DeviceNet规范与应用

　  DeviceNet规范是基于CAN-bus总线的开放式应用层协议，由Rockwell公司发布并由ODVA协会管理，目前在北美、亚洲的工业控制市场现场总线应用中占据主导地位。DeviceNetTM现场总线网络特别适用于工业自动控制。工业设备（如：限位开关、光电传感器、阀组、马达启动器、过程传感器、变频驱动器、面板显示器和操作员接口等）通过DeviceNet连接构成网络。我国于2002年12月将DeviceNet规范批准为电力产品的国家标准。

DeviceNet特点：降低线缆与安装的费用；快速的故障诊断；不用中断网络即可移除、插入和替换设备；可在带电情况下操作；支持不同厂商设备的互换性；可在网络中直接配置设备(安装/运行时)。

3，canopen协议与应用

  Canopen是基于can-bus总线的开放式应用层协议，由cia协会管理，主要应用在车辆工业、工业机具、智能建筑、医疗器械、航海机具、餐厅设备、实验室器材及研究领域。Canopen规范允许以广播方式传递讯息，也支持点对点收发数据。用户通过canopen对象字典来执行网络管理、数据传输等操作。

4，J1939协议与应用

  J1939是基于can-bus2.0b规范的应用层协议，由sae协会管理，主要用于载重车辆、汽车电子等领域。

五，Can-bus的应用举例

  1，在汽车上的应用

　　汽车上的CAN-BUS总线一般有三种：高速的动力驱动系统（速率可达到500kb/s以上）主要连接对象包括发动机ＥＣＵ、ＡＢＳＥＣＵ、ＳＲＳＥＣＵ、组合仪表等；低速的ＣＡＮ总线则用于车身舒适系统（速率100kb/s),连接对象有集控锁、电动门窗、后视镜、厢内照明灯等；另外可能还会有用于卫星导航的智能通讯系统。

通过遍布车身的传感器，汽车的各种行驶数据会被发送到“总线”上，这些数据不会指定唯一的接收者，凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取需要的信息。Can总线的传输数据非常快，可以达到每秒传输32bytes有效数据，这样可以有效保证数据的实效性和准确性。传统的轿车在机舱和车身内需要埋设大量线束以传递传感器采集的信号，而Can-Bus总线技术的应用可以大量减少车体内线束的数量，综合了发动机、变速箱、安全气囊、组合仪表、ABS和舒适电脑诊断系统。通过控制器区域网络，使汽车的各个系统协调运作，信息共享，保证车辆行驶更安全、舒适和可靠。另外轿车的防盗性、安全性通过can-bus的应用也得到较大幅度提升。例如，在启动车辆时，确认钥匙合法性的信息会通过Can-Bus总线进行传递，其校验的信息比以往的防盗系统更为丰富。车钥匙、发动机控制器和防盗控制器互相存储对方信息，校验码中还掺杂了随即码，从而大幅提高防盗能力。校验信息通过Can-Bus传递大幅提高了信息传递的可靠性，使防盗系统的工作稳定可靠。

2，在高空作业车上的应用

高空作业车由于控制的点比较分散，并且要求控制系统绝对的稳定可靠，实现精确控制的要求，并且具有地面转台和高空平台两个操作平台，需要在两个平台都能对作业车进行各种动作的控制。这里就有一个上下操作平台的工作人员的协调问题，例如操作的优先级、系统的冗余、动作的安全保证。如果用传统的电气控制，很难实现上下平台的通讯问题，而且动作判断容易出现错误。CAN-BUS的运用很好的解决了这个问题：上下平台通过CAN-BUS通讯可以实现数据的共享，通过显示终端操作人员可以实时的了解到对方的操作情况，避免了以前那种完全依靠操作人员的经验和相互的协调程度，提高了系统的可靠安全性能，减少了人为因素的不利影响。

  3，在起重力矩限制系统中的应用

起重力矩限制系统为汽车起重机控制系统中一个重要组成部分。该系统通过对起重机械中长度传感器、角度传感器以及压力传感器等输出数据进行分析处理，实现对系统工作时起重力矩的实时监控，以保证起重机工作在安全状态下。而且该系统能够实时记录起重机作业中的危险工况，为事故的分析处理提供可靠的依据。通过CAN-bus 总线的应用实现了对起重力矩限制系统中各传感器信号的采集以及输出装置的控制，使得系统十分容易构建，布线安装十分方便；同时系统抗干扰能力强、可靠性高、实时响应性好。而且通过CAN-bus 总线的应用，使该起重力矩限制系统的很容易作为一个子系统嵌入到起重机的控制系统中。

六， Can-bus的电器性能要求

Can-bus通常工作在噪声大的环境中，工作环境往往十分复杂。经常会受到静电电压，电压突变脉冲，耦合干扰，雷电，大电流浪涌等的干扰而导致的传输错误和器件损坏等。为了确保can-bus系统的稳定工作，对系统的电器性能有很高要求。

1，电磁兼容性（EMC）和耦合噪声

电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此，EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性要低。国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义是：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他系统和设备造成干扰。

  在Can应用中，各种振幅的噪声很容易进入类似天线的总线线路。如果Can收发器在设计时没有考虑到抑制耦合噪声的因素，那么它将受到噪声的影响，并传输过多的无意义噪声信号。

  所以需要在设计can-bus系统过程中考虑到电磁兼容性和抑制耦合噪声干扰的因素。

2，静电兼容性（ESC）

  静电释放（ESD）产生的方式有以下四种：一，带电体接触集成电路板（IC）。二，带点IC接触地。三，静电场很高的电介质感应电压击穿IC。

  显然，越高的ESC代表着更安全、更稳健的can-bus系统。

3，雷电保护

雷电是自然界中常见的一种自然现象，雷电产生浪涌和干扰对网络通信造成的破坏随着电子产品的广泛应用越来越严重。各种防雷器件的出现可以用来防止侵入的雷电过电电压及电磁脉冲造成的瞬态过电压的破坏，保护设备免遭损坏。