CAN Bus(Controller Area Network)，控制器區(qū)域網(wǎng)，起源于80年代，由國際標準化組織(ISO)所發(fā)布，因為利用雙線差動(two-wired differential)，使其即使在電器條件惡劣環(huán)境下，也可正常運作的一種傳輸總線。又因雙線溝通的特性，大幅縮減了其應用線路的使用量，也降低傳統(tǒng)線路復雜易造成錯誤的發(fā)生機會。
基于以上特性，CAN Bus一大應用層面即被導入于汽車工業(yè)，因傳統(tǒng)的汽車使用線路復雜，使得早期汽車內(nèi)部線路易于發(fā)生故障時且較難以排除。因此雙線差動訊號式CAN Bus的電器特性即被快速導入并廣泛運用在各交通工具領(lǐng)域(航空、輪船與汽車)或是工業(yè)控制。
強健的協(xié)議與其編碼格式
CAN Bus基本的協(xié)議可分為CAN2.0A與CAN2.0B兩個版本，A版與B版的主要差別在于識別子(ID)長度分別為11位與29位。如圖1所示為一個CAN 2.0協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封包(Data Frame)。
圖1. CAN協(xié)議編碼格式圖
圖1為一個CAN數(shù)據(jù)封包的格式，可分為起始域、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域、CRC域、應答域和結(jié)束域。每個封包(Frame)最長可達128位，以下分別說明各域的意義，其它詳細資料可參考BOSCH公司的相關(guān)CAN Bus技術(shù)文件。
●起始域(SOF, Start of Frame)：該值必為0，表示封包的開始。
●仲裁域(Arbitration Field)：用于確定封包的優(yōu)先級，由11位或29位識別子(ID)加上一位的RTR(Remote Transfer Request)，當RTR為0時，表示傳出資料;RTR為1則表示為接收資料。
●控制域(Control Field)：包含兩個保留位(一般為0)和表示數(shù)據(jù)域內(nèi)的數(shù)據(jù)長度DLC0~DLC3共有4位。
●數(shù)據(jù)域(Data Field)：0~8個Byte的被傳送數(shù)據(jù)
●CRC域(CRC Field)：從SOF到Data Field的CRC驗證碼，用于檢測傳輸上的錯誤，共有15位的長度。
●應答域(ACK Field)：確認對方接收是否正常，若接收成功則會回傳1。
●結(jié)束域(EOF, End of Frame)：表示封包的結(jié)束，為7位連續(xù)的1。
CAN Bus的特征與優(yōu)點
●CAN Bus可透過簡單的信息濾波設定實現(xiàn)點對點、一對多個點或全網(wǎng)絡廣播等資料的傳輸方式。
●沒有特定的主從端，且可以以多個主端方式工作，因此Bus上各節(jié)點均可在任一時刻主動發(fā)送信息至其它節(jié)點。
●藉由封包內(nèi)仲裁域內(nèi)的識別子來判定優(yōu)先權(quán)，而非藉由地址，因CAN Bus為非破壞性的總線仲裁之技術(shù)，當優(yōu)先層級不同的事件發(fā)生，層級低的節(jié)點會主動放棄總線訪問的權(quán)利，而高優(yōu)先層級的可繼續(xù)傳輸而不受影響。
●因具有優(yōu)先層級之特性，大幅節(jié)省了當總線發(fā)生沖突時的仲裁時間，提升系統(tǒng)的實時性，而不會出現(xiàn)網(wǎng)絡癱瘓的機會。
●具有良好的擴充性，因CAN Bus協(xié)議是定義信息，非以站臺方式定義，因此可不需為軟件硬件做修改即可增加站臺。
●傳輸?shù)木嚯x與傳輸速度成反比，當傳輸距離達10km時傳輸速率約為5Kbps，若需較高的傳輸速率1Mbps，此時的傳輸距離為40m。
●在CAN Bus上的每個封包具有強大的CRC檢驗與防錯機制，大幅降低了資料的出錯率。
●CAN Bus的通訊介質(zhì)可為光纖、同軸電纜與常見的雙絞線，相較其它通訊方式較為彈性。
CAN Bus的架構(gòu)與輸出準位
CAN Bus為利用一種雙線的差動訊號傳輸規(guī)格，典型的CAN節(jié)點皆會由一個機械控制單元(Micro Controller Unit, MCU)來做控制，如圖2所示，MCU中CAN Controller透過CAN_TX與CAN_RX傳送/接收訊號至CAN Transceiver轉(zhuǎn)換成差動訊號CAN_H與CAN_L。而終端電阻120歐姆能有效的吸收CAN網(wǎng)絡上的反射波，有效地增強信號。
圖2. CAN Bus架構(gòu)圖
圖3為CAN Bus輸出準位圖，當CAN_H與CAN_L均為2.5V時，數(shù)據(jù)值為邏輯1(隱性);而CAN_H = 3.5V與CAN_L = 1.5V時，數(shù)據(jù)值為邏輯0(Dominant)。
圖3. CAN Bus輸出準位圖
