CAN 总线（Controller Area Network，CAN bus）是控制器局域网络的简称，是一种支持分布式控制的串行数据通信总线，也是国际上应用最广泛的网络总线之一。
CAN 总线的主要特点包括：
- 多主控制：在总线空闲时，所有单元都可以发送消息。当多个单元同时开始发送消息时，根据标识符（ID）决定优先级，ID 不是目的地址，而是表示消息的优先级。
- 系统的软性：总线上的单元没有类似“地址”的信息，增加或减少单元时，其他单元的软硬件及应用层无需改变。
- 通信速度快且距离远：最高通信速率可达 1Mbps（此时距离最长为 40 米），最远的直接通信距离可达 10 公里（速率在 5kbit/s 以下）。
- 具备错误检测与恢复功能：所有单元都可检测错误，检测出错误的单元会立即通知其他所有单元。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前发送，并不断重新发送此消息直到成功。CAN 协议定义了位错误、填充错误、CRC 错误、格式错误和确认错误等五种错误检测方法，以界定不同的错误状态来进行处理。
- 故障封闭功能：CAN 可以判断错误类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等），当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
- 连接节点多：理论上可连接的单元总数没有限制，但实际上受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。
CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准：ISO 11898 标准和 ISO 11519-2 标准。其中 ISO 11898 是针对通信速率为 125kbps～1Mbps 的高速通信标准，而 ISO 11519-2 是针对通信速率为 125kbps 以下的低速通信标准。
CAN 协议通过以下 5 种类型的帧进行通信：
-
数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据。一般由 7 个段构成：
- 帧起始：表示数据帧开始，由 1 个位的显性电平表示。
- 仲裁段：标准格式的 ID 有 11 个位，从 ID28 到 ID18 依次发送，禁止高 7 位都为隐性。扩展格式的 ID 有 29 个位，基本 ID 从 ID28 到 ID18，扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示，基本 ID 和标准格式的 ID 相同，禁止高 7 位都为隐性。其中 RTR 位用于标识是否是远程帧（0 为数据帧，1 为远程帧），IDE 位为标识符选择位（0 为使用标准标识符，1 为使用扩展标识符），SRR 位为代替远程请求位，为隐性位，它代替了标准帧中的 RTR 位。
- 控制段：由 6 个位构成，表示数据段的字节数。标准帧中包含 1 位 IDE 位、1 位 r0 保留位和 4 位 DLC 数据长度码；扩展帧中有 2 位 r0 和 r1 保留位以及 4 位 DLC 数据长度码。DLC 段有效值为 0～8，但接收方接收到 9～15 时不认为是错误。
- 数据段：可包含 0～8 个字节的数据，从最高位（MSB）开始输出。
- CRC 段：用于检查帧传输错误，由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符构成。
- ACK 段：用来确认是否正常接收。
- 遥控帧：用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧。
- 错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
- 过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧。
- 帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前CAN 总线（Controller Area Network，CAN bus）是控制器局域网络的简称，是一种支持分布式控制的串行数据通信总线，也是国际上应用最广泛的网络总线之一。
CAN 总线的主要特点包括：
- 多主控制：在总线空闲时，所有单元都可以发送消息。当多个单元同时开始发送消息时，根据标识符（ID）决定优先级，ID 不是目的地址，而是表示消息的优先级。
- 系统的软性：总线上的单元没有类似“地址”的信息，增加或减少单元时，其他单元的软硬件及应用层无需改变。
- 通信速度快且距离远：最高通信速率可达 1Mbps（此时距离最长为 40 米），最远的直接通信距离可达 10 公里（速率在 5kbit/s 以下）。
- 具备错误检测与恢复功能：所有单元都可检测错误，检测出错误的单元会立即通知其他所有单元。正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前发送，并不断重新发送此消息直到成功。CAN 协议定义了位错误、填充错误、CRC 错误、格式错误和确认错误等五种错误检测方法，以界定不同的错误状态来进行处理。
- 故障封闭功能：CAN 可以判断错误类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等），当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
- 连接节点多：理论上可连接的单元总数没有限制，但实际上受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。
CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准：ISO 11898 标准和 ISO 11519-2 标准。其中 ISO 11898 是针对通信速率为 125kbps～1Mbps 的高速通信标准，而 ISO 11519-2 是针对通信速率为 125kbps 以下的低速通信标准。
CAN 协议通过以下 5 种类型的帧进行通信：
-
数据帧：用于发送单元向接收单元传送数据。一般由 7 个段构成：
- 帧起始：表示数据帧开始，由 1 个位的显性电平表示。
- 仲裁段：标准格式的 ID 有 11 个位，从 ID28 到 ID18 依次发送，禁止高 7 位都为隐性。扩展格式的 ID 有 29 个位，基本 ID 从 ID28 到 ID18，扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示，基本 ID 和标准格式的 ID 相同，禁止高 7 位都为隐性。其中 RTR 位用于标识是否是远程帧（0 为数据帧，1 为远程帧），IDE 位为标识符选择位（0 为使用标准标识符，1 为使用扩展标识符），SRR 位为代替远程请求位，为隐性位，它代替了标准帧中的 RTR 位。
- 控制段：由 6 个位构成，表示数据段的字节数。标准帧中包含 1 位 IDE 位、1 位 r0 保留位和 4 位 DLC 数据长度码；扩展帧中有 2 位 r0 和 r1 保留位以及 4 位 DLC 数据长度码。DLC 段有效值为 0～8，但接收方接收到 9～15 时不认为是错误。
- 数据段：可包含 0～8 个字节的数据，从最高位（MSB）开始输出。
- CRC 段：用于检查帧传输错误，由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符构成。
- ACK 段：用来确认是否正常接收。
- 遥控帧：用于接收单元向具有相同 ID 的发送单元请求数据的帧。
- 错误帧：用于当检测出错误时向其它单元通知错误的帧。
- 过载帧：用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧。
- 帧间隔：用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧。
CAN 总线采用差分信号传输，通常只需两根信号线。在差分信号中，逻辑 0 和逻辑 1 是用两根差分信号线的电压差来表示。显性电平对应逻辑 0，CAN_H 和 CAN_L 之差为 2.5V 左右；隐性电平对应逻辑 1，CAN_H 和 CAN_L 之差为 0V。总线上显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平；而只有所有单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。在 CAN 总线的起止端一般都有一个 120Ω的终端电阻，用于做阻抗匹配，以减少回波反射。
CAN 总线作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通信控制方式，被广泛应用于汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各个领域。例如在汽车领域，CAN 总线可用于车身控制器局域网等系统。
在实际应用中，CAN 总线的调试可以通过测量 CAN 收发器和 CAN 控制器的发送和接收信号来验证其工作状态是否正常。
总之，CAN 总线具有多方面的优势，使其在众多自动化控制系统中得到了广泛的应用和认可。不过，它也存在一些局限性，如总线的容错能力和可扩展性相对较差等。在具体的系统设计和应用中，需要根据实际需求来综合考虑其优缺点，以充分发挥 CAN 总线的性能。面的帧分离开来的帧。
CAN 总线采用差分信号传输，通常只需两根信号线。在差分信号中，逻辑 0 和逻辑 1 是用两根差分信号线的电压差来表示。显性电平对应逻辑 0，CAN_H 和 CAN_L 之差为 2.5V 左右；隐性电平对应逻辑 1，CAN_H 和 CAN_L 之差为 0V。总线上显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平；而只有所有单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。在 CAN 总线的起止端一般都有一个 120Ω的终端电阻，用于做阻抗匹配，以减少回波反射。
CAN 总线作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通信控制方式，被广泛应用于汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各个领域。例如在汽车领域，CAN 总线可用于车身控制器局域网等系统。
在实际应用中，CAN 总线的调试可以通过测量 CAN 收发器和 CAN 控制器的发送和接收信号来验证其工作状态是否正常。
总之，CAN 总线具有多方面的优势，使其在众多自动化控制系统中得到了广泛的应用和认可。不过，它也存在一些局限性，如总线的容错能力和可扩展性相对较差等。在具体的系统设计和应用中，需要根据实际需求来综合考虑其优缺点，以充分发挥 CAN 总线的性能。
