《CAN通讯协议介绍》课件

通讯协议介绍CAN是一种广泛应用于汽车电子领域的通信协CAN ControllerArea Network议该协议基于总线型结构，允许多个电子控制单元通过同一根总线进ECU行通信通讯协议概述CAN总线是一种串行通信协议总线特点CAN CAN用于节点之间数据传输支持多节点通信广泛应用于汽车、工业等领域实时性强，高可靠性具有错误检测和恢复机制协议的起源与发展CAN起源1协议诞生于世纪年代初，由博世公司发起CAN2080早期发展2最初应用于汽车电子系统，例如发动机控制和防抱死制动系统标准化3年，国际标准化组织（）制定了协议标准，并1991ISO CAN被广泛应用于各个领域协议的基本特点CAN高速通信多节点通信

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2.12总线支持高达的总线可以连接多个节点，CAN1Mbps CAN传输速率，能够快速传递数据支持节点间的点对点、点对多点以及广播通信灵活的拓扑结构实时性强

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4.34总线支持总线型、树型和协议的实时性强，能够满CAN CAN星型等拓扑结构，满足各种应足工业自动化、汽车电子等领用场景需求域对实时性的严格要求协议的物理层CAN总线类型连接器传输介质传输速率总线使用双绞线，支持两总线使用标准的型连总线采用差分信号传输，高速总线速率可达CAN CAND-CAN CAN1种类型高速和低接器，方便连接不同的设备提高抗干扰能力，确保数据传，低速总线速率则较低，CAN CANMbps速输的可靠性适合低速应用协议的数据链路层CAN数据帧格式访问控制错误检测和处理数据链路层负责定义数据帧格式，包括帧起数据链路层管理节点之间的数据访问，使用数据链路层包括错误检测和处理机制，如始符、仲裁字段、数据字段、校验和等仲裁机制解决多个节点同时发送数据时的冲校验、错误帧识别等，确保数据传输CRC突的可靠性协议的帧格式CAN协议的数据帧格式包含了多个字段，例如起始符、仲裁字CAN段、控制字段、数据字段、校验和、字段和结束符每个字ACK段都有特定含义，用于确保数据传输的可靠性协议支持标CAN准帧和扩展帧，分别具有不同的帧长度和功能，满足不同应用场景的需求协议的仲裁过程CAN数据帧的发送每个节点都有一个标识符（），用于标识其数据帧ID仲裁过程开始当多个节点同时发送数据帧时，仲裁过程开始，节点会比较其标识符逐位比较节点从标识符的最高位开始逐位比较，如果位相同，则继续比较下一位优先级确定标识符较小的节点优先级较高，获得发送数据的权利仲裁结果获胜的节点继续发送数据帧，其他节点停止发送协议的错误处理CAN错误检测机制错误帧总线采用校验码来检测数据传输中的错误，确保数据当控制器检测到错误时，会发送错误帧，通知其他节点发CAN CRCCAN的完整性生错误，并暂停数据传输错误计数器错误恢复机制每个节点都维护一个错误计数器，记录错误发生的次数，超过当错误发生时，节点会进行错误恢复操作，例如重发数据或切一定阈值则进入错误被动模式换到备用通信通道协议的延迟时间分析CAN协议的延迟时间是系统性能的关键指标之一，它直接影响着实时性和可靠CAN性延迟时间影响因素发送延迟节点发送数据的时间传播延迟数据在总线上传播的时间接收延迟节点接收数据的时间协议的典型应用场景CAN汽车电子系统工业自动化总线广泛应用于汽车电子系统中，包括发动机控制、车身控制、安全系总线在工业自动化领域发挥着重要作用，用于控制和监测生产设备，例CAN CAN统、娱乐系统等它能够实现不同电子控制单元之间的高效通信，提高车辆如机器人、、传感器等其高可靠性和实时性使其成为工业自动化控制PLC的安全性和可靠性系统的理想选择汽车电子系统中的总线CAN总线在汽车电子系统中广泛应用，例如发动机控制系统、制动系统、变速CAN箱控制系统、车身电子系统、安全气囊系统等等总线在汽车电子系统中发挥重要作用，实现了不同电子控制单元之间的通CAN信和数据交互，提高了汽车的安全性、可靠性和舒适性工业自动化中的总线CAN总线广泛应用于工业自动化领域，例如，机器人控制、过程控制、运动控CAN制等总线的高可靠性、实时性和成本效益，使其成为工业自动化系统中首选的CAN通信协议之一医疗设备中的总线CAN心脏起搏器超声诊断仪呼吸机总线用于心脏起搏器等医疗设备中，总线在超声诊断仪中用于连接各个部总线在呼吸机中用于连接各个部件，CAN CAN CAN实现实时数据传输，确保设备准确运行，提件，例如传感器、显示器和控制器，实现数例如传感器、阀门和控制器，实现实时监控高患者安全和生活质量据共享，提升诊断效率和精度，确保患者呼吸安全和舒适可再生能源系统中的总线CAN总线广泛应用于风力发电、太阳能发电、水力发电等可再生能源系统中CAN它用于控制和监控风力涡轮机、太阳能电池板、水轮机等关键设备，并实现它们之间的数据交互总线在可再生能源系统中具有可靠性高、成本低、易于扩展等优势CAN协议的稳定性和可靠性CAN错误检测与纠正冗余机制

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2.12协议具有强大的错误检测和纠正机制，通过校验总线采用多主方式，每个节点都可以发送数据，即使CAN CRCCAN和位填充技术，保证数据传输的准确性某个节点出现故障，也不会影响其他节点正常工作故障隔离高可靠性

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4.34协议可以隔离故障节点，防止故障节点影响整个网络协议在汽车、工业自动化等领域广泛应用，证明了其CAN CAN的正常运行在恶劣环境下的可靠性和稳定性协议的互操作性CAN不同设备兼容标准化保证协议具有良好的互操作性，协议遵循国际标准，确保了CAN CAN这意味着来自不同制造商的设备不同厂商的设备能够相互识别和可以轻松地连接在一起，形成一理解，避免兼容性问题个网络，并进行通信简化系统集成通过互操作性，系统集成变得更加容易，减少了开发和调试时间，降低了成本总线硬件设计要点CAN收发器选择总线终端匹配线缆选择与布线电路板设计选择合适的收发器，确保正确使用总线终端电阻，避免选择屏蔽性能好的双绞线，并合理布局电路板，减少干扰，CAN信号传输稳定，符合协议信号反射，保证信号完整性合理布线，减少干扰，确保信并注意电源设计，保证系统稳CAN标准号传输质量定运行总线软件开发注意事项CAN实时性兼容性总线应用需要实时处理数据，确保数软件应与不同的硬件平台和操作系统兼容CAN据传输的及时性，避免延误导致系统故障，以适应各种应用场景的需求安全性可靠性在数据传输过程中，要保证数据的完整性软件应具有容错机制，防止单点故障导致和安全性，防止恶意攻击或数据篡改整个系统崩溃，并能够及时恢复正常工作总线调试和故障诊断CAN工具选择1总线分析仪、示波器、逻辑分析仪CAN信号分析2信号完整性、噪声干扰、数据错误错误处理3错误帧识别、错误计数统计、错误类型分析诊断工具4总线诊断软件、故障码分析、日志记录CAN总线调试和故障诊断是确保系统可靠运行的关键通过选择合适的工具和方法，分析信号、识别错误并进行诊断，可以有效提高系统稳定CAN CAN性常见诊断工具包括总线分析仪、示波器和逻辑分析仪CAN通讯协议的未来发展趋势CAN高性能CAN FD1支持更高的数据速率和更大的数据帧网络安全增强2保障网络通信安全CAN与其他协议融合3例如，与以太网、协议融合MQTT应用范围扩展4扩展到更多领域，如工业物联网、智能交通等通讯协议的未来将持续发展，以满足不断增长的应用需求未来，协议将朝着高性能、安全、融合、扩展的方向发展例如，将CAN CAN CAN FD支持更高的数据速率和更大的数据帧，提升数据传输效率同时，协议将更加注重网络安全，以保障通信安全CAN通讯协议的优缺点分析CAN优势实时性强协议具有高可靠性、低成本协议具有高速数据传输能力CAN CAN、易于实施等优势它广泛应用，能够满足实时性要求高的应用于汽车、工业自动化等领域场景灵活性和可扩展性缺点协议允许连接多个节点，并协议也存在一些缺点，例如CAN CAN支持各种类型的设备，具有灵活带宽有限、安全性较低，以及对性和可扩展性电磁干扰的敏感性开源和商业协议栈对比CAN开源协议栈商业协议栈CAN CAN灵活性高，可根据需求进行定制，便于学习和研究稳定性高，提供专业技术支持和服务，更适合商业应用•CANopen•Vector CANoe•FreeCAN•Intrepid IXXAT•SocketCAN•Peak System协议在嵌入式系统的应用CAN汽车仪表盘工业自动化医疗设备总线用于汽车仪表盘的各种传感器和总线用于工业自动化系统中的各种设总线用于医疗设备，例如心脏起搏器CAN CAN CAN执行器，包括速度计、转速表、燃油表等备，如机器人手臂、、传感器和执行器、血压计、血糖仪等PLC协议在工业中的应用CAN

4.0智能制造设备互联

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2.12协议助力智能制造的数字化转型，实现生产过程的自动协议连接工厂内不同设备，实现实时数据交互，提升生CAN CAN化控制与数据采集产效率和可靠性数据分析远程监控

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4.34协议收集来自设备的实时数据，用于生产优化，预测性协议支持远程监控工厂设备状态，进行故障诊断和远程CAN CAN维护，以及提高产品质量控制，提升运营效率协议在智能家居中的应用CAN智能家居设备控制家庭安全系统集成能源管理和节能协议可用于控制智能家居设备，如灯总线可以连接安全传感器，如烟雾探协议可以实现智能家居的能源管理系CAN CAN CAN光、温度调节器和窗帘测器、门窗传感器和运动传感器，以提高家统，监控和优化能源消耗，从而实现节能庭安全协议在无人驾驶中的应用CAN传感器数据传输执行机构控制无人驾驶汽车配备了各种传感器协议还用于控制无人驾驶汽CAN，例如激光雷达、摄像头和雷达车的执行机构，例如转向系统、，用于感知周围环境协议制动系统和动力系统，以实现精CAN用于高效地传输这些传感器数据确的驾驶控制，例如距离、速度和障碍物信息系统故障诊断协议可用于监测无人驾驶汽车系统中的错误，例如传感器故障或执行CAN机构故障，并向驾驶员或系统发出警告协议在轨道交通中的应用CAN列车控制系统乘客信息系统总线用于列车控制系统，控制列车的加速、减速、制动等功总线可以应用于乘客信息系统，通过总线将列车的运行CAN CANCAN能它可以实现列车各个部件之间的实时通信，提高列车运行的状态、车厢温度、车门状态等信息传递给乘客信息显示屏，方便安全性乘客了解列车运行情况总线还能实现列车运行数据的实时监测，为列车运行提供可总线可以连接到列车上的各种传感器，采集车速、位置、温CANCAN靠的数据支持度等信息，并通过总线将信息发送到列车控制系统，实现列CAN车运行的实时监控协议的国内外标准和认证CAN

1.ISO

118982.SAE J193912国际标准化组织制定的美国汽车工程师协会ISO SAE协议标准，定义了制定的协议标准，专门用CANCANCAN总线通信的物理层和数据链路于商用车辆的电子控制系统层总线认证

3.CANopen

4.CAN34一种基于协议的工业自动一些机构提供总线产品的CANCAN化通信协议，广泛应用于各种认证服务，确保产品符合相关自动化设备和系统标准，提高互操作性和可靠性通讯协议的国内外发展现状CAN全球应用持续发展中国发展协议已被广泛应用于汽车、工业自动不断涌现新的协议标准和应用场景，中国积极参与协议标准制定，并推动CANCANCAN化、医疗设备等领域，成为主流通讯协议之并积极与其他协议进行融合和扩展其在国内的应用和推广，为中国制造业的数一字化转型提供有力支持通讯协议的未来展望CAN总线技术不断发展，未来将继续在各个领域得到更广泛的应用CAN融合与协同1与其他通信协议融合，实现跨平台互联互通智能化升级2结合人工智能技术，提高总线网络的智能化程度CAN安全性加强3提升总线网络的安全防护能力，防止网络攻击CAN应用场景扩展4拓展总线在更多领域应用，例如物联网、工业CAN

4.0。