CAN總線是一種用于車輛內(nèi)部控制的通信協(xié)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(fā)動機(jī)之間互發(fā)控制信息。

簡單來說車就像人體一樣：CAN總線是神經(jīng)系統(tǒng)，可相互實(shí)現(xiàn)交流。反過來，ECU（又名“CAN 節(jié)點(diǎn)”）就像身體的各個部分，通過CAN互連總線，一個部分感應(yīng)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(fā)動機(jī)控制單元， 傳動、制動、轉(zhuǎn)向和車載娛樂等等?，F(xiàn)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(zhǔn)備和廣播信息（例如傳感器數(shù)據(jù)），這些廣播數(shù)據(jù)被總線上的所有其他ECU接受，每個ECU都可以檢查數(shù)據(jù)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(fā)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(xié)議（報文編碼、錯誤檢測、仲裁等）。

· CAN收發(fā)器： CAN收發(fā)器將CAN控制器連接到物理CAN電線，將控制器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 CAN總線系統(tǒng)的差分信號，反之亦然。它還提供電氣保護(hù)。

1.那如何連接到 CAN 總線？

CAN總線應(yīng)用之間沒有標(biāo)準(zhǔn)連接器，這意味著不同的車輛/機(jī)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(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，適用于許多應(yīng)用，包括 CAN 總線數(shù)據(jù)記錄器/接口。

2 CAN總線變體

在我們繼續(xù)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(guān)重要，但越來越多地被LIN總線所取代。

· 高速CAN： 經(jīng)典CAN是當(dāng)今常見的變體，跨汽車/機(jī)械（以及本文的重點(diǎn)）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(wǎng) （100BASE-T1）之間的差距。

3.CAN總線的歷史與發(fā)展

CAN 總線歷史發(fā)展如下：

· CAN前： 汽車ECU依賴于復(fù)雜的點(diǎn)對點(diǎn)布線。

· 1986 年：博世開發(fā)了CAN協(xié)議即解決方案。

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

· 1993 年： CAN被采用為國際標(biāo)準(zhǔn) （ISO 11898）。

· 2003 年：ISO 11898成為標(biāo)準(zhǔn)系列。

· 2012 年： 博世發(fā)布CAN FD 1.0（靈活的數(shù)據(jù)傳輸）。

· 2015 年：CAN FD協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)化的（ISO 11898-1）。2016 年：物理CAN 層，數(shù)據(jù)速率高達(dá)5 Mbit/s，在 ISO11898-2 中標(biāo)準(zhǔn)化。

· 2018 年： CiA 開始開發(fā)CAN XL。

· 2024 年：CAN XL 標(biāo)準(zhǔn)化 （ISO 11898-1：2024， 11898-2：2024）。

展望未來，CAN總線協(xié)議將保持相關(guān)性，盡管它將受到主要 趨勢：

· 更快傳輸速度： 對更高數(shù)據(jù)速率的需求可能推動向 CAN FD、CAN XL 或汽車以太網(wǎng)的過渡。

· 互聯(lián)車輛： 云計(jì)算和汽車的興起，遠(yuǎn)程信息處理可能會啟用，比如預(yù)測、維護(hù)和遠(yuǎn)程 故障排除/更新以及網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險

· 開放與關(guān)閉：推動“開源”和權(quán)利，保持?jǐn)?shù)據(jù)專有，比如提供基于訂閱的服務(wù)微服務(wù)。

應(yīng)該注意的是，從傳統(tǒng)CAN過渡到例如CAN FD、CAN XL或汽車以太網(wǎng)，在實(shí)踐中會很慢。根據(jù)我們自己對5,000+ 客戶的經(jīng)驗(yàn)，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(xiàn)場部署）。

早在2016年，CAN FD就被CAN等人吹捧為經(jīng)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(xiàn)，CAN FD將替換分步經(jīng)典 CAN”。雖然CAN FD今天確實(shí)存在于該領(lǐng)域，但我們確實(shí)對于它是否會取代經(jīng)典CAN存有疑慮。

展望：汽車以太網(wǎng)顯然已經(jīng)在各種應(yīng)用中發(fā)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(tǒng)CAN在道路上車輛中的主導(dǎo)地位產(chǎn)生了重大影響。