1 引言

CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。最初，CAN被設(shè)計(jì)作為汽車環(huán)境中的微控制器通訊，在車載電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網(wǎng)絡(luò)。比如：發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)、變速箱控制器、儀表裝備、電子主干系統(tǒng)中，均嵌入CAN控制裝置。

一個(gè)由CAN 總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)中，理論上可以掛接無(wú)數(shù)個(gè)節(jié)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)數(shù)目受網(wǎng)絡(luò)硬件的電氣特性所限制。例如，當(dāng)使用Philips P82C250作為CAN收發(fā)器時(shí)，同一網(wǎng)絡(luò)中允許掛接110個(gè)節(jié)點(diǎn)。CAN 可提供高達(dá)1Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使實(shí)時(shí)控制變得非常容易。另外，硬件的錯(cuò)誤檢查特性也增強(qiáng)了CAN的抗電磁干擾能力。

CAN具有十分優(yōu)越的特點(diǎn)，使人們樂(lè)于選擇。這些特性包括：

（1）低成本，極高的總線利用率。

（2）很遠(yuǎn)的數(shù)據(jù)傳輸距離(長(zhǎng)達(dá)10Km)，高速的數(shù)據(jù)傳輸速率（高達(dá)1Mbit/s）。

（3）可靠的錯(cuò)誤處理和檢錯(cuò)機(jī)制；發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動(dòng)重發(fā)。

（4）節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下具有自動(dòng)退出總線的功能。

因此，實(shí)現(xiàn)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式CAN總線驅(qū)動(dòng)具有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義和研究?jī)r(jià)值。

2 CAN總線協(xié)議

CAN總線協(xié)議棧，按下圖分層為：

1、CAN卡內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CAN協(xié)議層。對(duì)于具體的某個(gè)智能模塊設(shè)備，雖然通訊協(xié)議層都采用CAN協(xié)議層，但應(yīng)用層還不一致，所以還需要對(duì)具體的設(shè)備進(jìn)行特定的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。

2、CAN協(xié)議層并不能保證數(shù)據(jù)可靠的傳輸，所以對(duì)具體的設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)時(shí)要注意對(duì)協(xié)議數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查。

3、MCGS應(yīng)用CAN總線，對(duì)應(yīng)也分為3層，對(duì)應(yīng)關(guān)系如上圖所示。子設(shè)備協(xié)議完成應(yīng)用層協(xié)議，父設(shè)備完成CAN協(xié)議層。

4、從上圖可以看出，父設(shè)備完成CAN協(xié)議層，封裝了CAN控制器(MCP2515、SJA1000)，并提供上層子設(shè)備協(xié)議層接口。

3 應(yīng)用模式

第一種，主從模式：

在此模式中，只有1個(gè)主機(jī)（TPC）會(huì)輪詢采集數(shù)據(jù)，或發(fā)送設(shè)備命令；其它設(shè)備（CAN設(shè)備）不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，只是被動(dòng)響應(yīng)。此模式應(yīng)用比較多，但對(duì)子設(shè)備有要求：子設(shè)備（CAN設(shè)備）不會(huì)主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)。

第二種，分布模式：上面的主從模式對(duì)子設(shè)備造成了限制，網(wǎng)絡(luò)如果更復(fù)雜限制就會(huì)更多。本來(lái)CAN總線網(wǎng)就是分布實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò)，所以就應(yīng)該設(shè)計(jì)成分布模式。該方式對(duì)子設(shè)備沒(méi)有要求，但對(duì)子設(shè)備（CAN設(shè)備）開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)有所要求，要求子設(shè)備按自己的協(xié)議做，不能假設(shè)任何情況。這要求開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)的人員深入了解CAN 總線協(xié)議的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀。