六、控制器区域网（CAN）

控制器区域网CAN（Controller Area Network）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN的应用范围遍及从高速网络到低成本的多线路网络。在自动化电子领域的汽车发动机控制部件、传感器等应用中，CAN的传输速率可高达1Mb/s。同时，它可以廉价地用于交通运载工具的电气系统中，例如：灯光聚焦、电动门窗、座椅调整/加热记忆等，可以替代所需要的硬件连接。

考虑到汽车中的特殊工作环境，CAN协议对数据通信提供了如下的保证：

△1 数据通信的可靠性：采用CRC校验，以及独特的数据信号表示方式，并具有错误识别及自动重发的功能；

△2 数据通信的实时性：数据传输速率高（1Mb/s），优先级高的数据享有占用总线的优先权，高优先级的数据可在134μs内的到传输；

△3 数据通信的灵活性：多主站总线结构，各总线的节点间可直接通信，面向数据块方式，每帧数据量为8字节，通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤，通过标准插件可方便连接。

1-CAN协议与汽车网络LAN的关系

由德国波许公司开发的CAN协议，其版本和规格较多。按照英特尔公司的观点，将帧格式中有11位标识符的CAN1.2作为标准规格，将帧格式中有29位标识符的CAN2.0作为扩展规格；按照马自达汽车公司和古川电子公司的观点，将CAN协议归属为LAN中的一种。1993年11月，国际标准化组织ISO发布了ISO11898标准，CAN被确定为汽车数字信息交换的主要高速网络协议，LAN是微机网络中的一种类型，CAN只是LAN中的高速网络的协议之一。按照波许和奔驰公司的说法，由于汽车的某些技术要求和生产成本已超出了LAN的范围，因此开发了CAN。如果CAN允许40m总线长度的数据传输率达到1Mb/s，而采用其它协议，如前述按照SAE-J1850-PWM编码的丰田皇冠等汽车，其传输速率只达到41.6kb/s；采用VAN协议的雷诺和标致汽车，传输数率也只达到50kb/s。

ISO11898标准定义的125kb/s位速率是区别高速与中、低速网络的划界指标。所以，传输速率为1Mb/s的CAN，实际上已经成为最有代表性的汽车高速网络协议。

2-CAN的网络结构

□1 OSI的七层体系结构

ISO国际标准化组织推荐的网络体系结构的参考模型（OSI），如下面的图—15所示。这是目前国际上数据网的公认标准。ISO提出7层体系结构参考模型的目的，就是要在各种终端设备、微机、操作系统进程之间，以及人们互相交换信息的过程中，能够逐步实现标准化。

ISO/OSI参考模型从第1层到第7层依次为：物理层→数据链路层→网络层→传输层→会话层→表示层→应用层。

每个层次都在完成信息交换的任务中，担当一个相对独立的角色，具有特定的功能。其中第七层为最高层，第一层为最低层。中断开放系统中只有下三层，而在一般开放系统中，均具有完整的七个层次。

□2 应用ISO/OSI模型的原因

◇1 在处理时间和控制信息方面，ISO/OSI各层的位、数据和时间的附加开销过多。

◇2 OSI协议的应用对象主要是宽区域网络和较大的计算机之间的通信联系。

◇3 办公用计算机之间不需要实时的通信，故在分布式系统中，OSI协议不可能准确地支持车内微机之间的通信。

□3 CAN网络的结构

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