什么是CAN總線？

CAN總線是一種用于車輛內部控制的通信協議，是一種汽車ECU（電子控制單元）控制車載電子的手段，適用于汽車上長距離線束兩端ecu與功率器件間通訊，比如汽車制動器和發動機之間互發控制信息。

簡單來說車就像人體一樣：CAN總線是神經系統，可相互實現交流。反過來，ECU（又名“CAN 節點”）就像身體的各個部分，通過CAN互連總線，一個部分感應到的信息可以與另一個部分共享。

在物理方面，所有ECU都連接在一條雙絞線上，雙絞線由CAN高和CAN低兩對線組成。電線通常用顏色編碼：CAN high是黃色或紅色，CAN low是綠色或黑色。

ECU是控制某些功能的組件。比如發動機控制單元， 傳動、制動、轉向和車載娛樂等等。現代汽車可以輕松擁有幾十個ECU，每個ECU都與總線上的其他ECU共享信息。

CAN總線上的任何 ECU都可以準備和廣播信息（例如傳感器數據），這些廣播數據被總線上的所有其他ECU接受，每個ECU都可以檢查數據并決定是接收還是忽略它，

而ECU由三個主要元素組成：

· 微控制器：MCU是ECU的大腦，它解釋傳入的CAN報文和決定要發送哪些報文。

· CAN控制器： 該控制器通常集成在MCU中，并確保所有通信遵循CAN 協議（報文編碼、錯誤檢測、仲裁等）。

· CAN收發器： CAN收發器將CAN控制器連接到物理CAN電線，將控制器數據轉換為 CAN總線系統的差分信號，反之亦然。它還提供電氣保護。

1.那如何連接到 CAN 總線？

CAN總線應用之間沒有標準連接器，這意味著不同的車輛/機器可能使用不同的連接器。然而，一個接近的候選者是CAN DB9 （D-sub9）連接器 ，它已成為事實上的標準，適用于許多應用，包括 CAN 總線數據記錄器/接口。

2 CAN總線變體

在我們繼續之前，了解一下CAN的多個變體是很有用的：

· 低速CAN： 容錯CAN是故障時的低成本選擇，容差至關重要，但越來越多地被LIN總線所取代。

· 高速CAN： 經典CAN是當今常見的變體，跨汽車/機械（以及本文的重點）等。

· CAN FD： 通過采用提供更長的有效載荷和更快的速度，仍然有限。

· CAN XL： 提供更長的有效載荷和更快的速度，用來來縮小和汽車以太網 （100BASE-T1）之間的差距。

3.CAN總線的歷史與發展

CAN 總線歷史發展如下：

· CAN前： 汽車ECU依賴于復雜的點對點布線。

· 1986 年：博世開發了CAN協議即解決方案。

· 1991 年： 博世發布CAN 2.0 （CAN 2.0A： 11 bit， 2.0B： 29 bit）。

· 1993 年： CAN被采用為國際標準 （ISO 11898）。

· 2003 年：ISO 11898成為標準系列。

· 2012 年： 博世發布CAN FD 1.0（靈活的數據傳輸）。

· 2015 年：CAN FD協議是標準化的（ISO 11898-1）。2016 年：物理CAN 層，數據速率高達5 Mbit/s，在 ISO11898-2 中標準化。

· 2018 年： CiA 開始開發CAN XL。

· 2024 年：CAN XL 標準化 （ISO 11898-1：2024， 11898-2：2024）。

展望未來，CAN總線協議將保持相關性，盡管它將受到主要 趨勢：

· 更快傳輸速度： 對更高數據速率的需求可能推動向 CAN FD、CAN XL 或汽車以太網的過渡。

· 互聯車輛： 云計算和汽車的興起，遠程信息處理可能會啟用，比如預測、維護和遠程 故障排除/更新以及網絡安全風險

· 開放與關閉：推動“開源”和權利，保持數據專有，比如提供基于訂閱的服務微服務。

應該注意的是，從傳統CAN過渡到例如CAN FD、CAN XL或汽車以太網，在實踐中會很慢。根據我們自己對5,000+ 客戶的經驗，截至 2024 年，只有不到 0.1%的使用案例涉及CAN FD，0%涉及CAN XL（截至 2024 年尚未在現場部署）。

早在2016年，CAN FD就被CAN等人吹捧為經典CAN的明顯繼承者。 自動化：“一批使用CAN FD的汽車于2019/2020年出現，CAN FD將替換分步經典 CAN”。雖然CAN FD今天確實存在于該領域，但我們確實對于它是否會取代經典CAN存有疑慮。

展望：汽車以太網顯然已經在各種應用中發揮著重要作用（尤其是在 frontier OEM R&D），但我們還沒有看到這對傳統CAN在道路上車輛中的主導地位產生了重大影響。