什么是CAN总线？

CAN总线是一种用于车辆内部控制的通信协议，是一种汽车ECU（电子控制单元）控制车载电子的手段，适用于汽车上长距离线束两端ecu与功率器件间通讯，比如汽车制动器和发动机之间互发控制信息。

简单来说车就像人体一样：CAN总线是神经系统，可相互实现交流。反过来，ECU（又名“CAN 节点”）就像身体的各个部分，通过CAN互连总线，一个部分感应到的信息可以与另一个部分共享。

在物理方面，所有ECU都连接在一条双绞线上，双绞线由CAN高和CAN低两对线组成。电线通常用颜色编码：CAN high是黄色或红色，CAN low是绿色或黑色。

ECU是控制某些功能的组件。比如发动机控制单元， 传动、制动、转向和车载娱乐等等。现代汽车可以轻松拥有几十个ECU，每个ECU都与总线上的其他ECU共享信息。

CAN总线上的任何 ECU都可以准备和广播信息（例如传感器数据），这些广播数据被总线上的所有其他ECU接受，每个ECU都可以检查数据并决定是接收还是忽略它，

而ECU由三个主要元素组成：

· 微控制器：MCU是ECU的大脑，它解释传入的CAN报文和决定要发送哪些报文。

· CAN控制器： 该控制器通常集成在MCU中，并确保所有通信遵循CAN 协议（报文编码、错误检测、仲裁等）。

· CAN收发器： CAN收发器将CAN控制器连接到物理CAN电线，将控制器数据转换为 CAN总线系统的差分信号，反之亦然。它还提供电气保护。

1.那如何连接到 CAN 总线？

CAN总线应用之间没有标准连接器，这意味着不同的车辆/机器可能使用不同的连接器。然而，一个接近的候选者是CAN DB9 （D-sub9）连接器 ，它已成为事实上的标准，适用于许多应用，包括 CAN 总线数据记录器/接口。

2 CAN总线变体

在我们继续之前，了解一下CAN的多个变体是很有用的：

· 低速CAN： 容错CAN是故障时的低成本选择，容差至关重要，但越来越多地被LIN总线所取代。

· 高速CAN： 经典CAN是当今常见的变体，跨汽车/机械（以及本文的重点）等。

· CAN FD： 通过采用提供更长的有效载荷和更快的速度，仍然有限。

· CAN XL： 提供更长的有效载荷和更快的速度，用来来缩小和汽车以太网 （100BASE-T1）之间的差距。

3.CAN总线的历史与发展

CAN 总线历史发展如下：

· CAN前： 汽车ECU依赖于复杂的点对点布线。

· 1986 年：博世开发了CAN协议即解决方案。

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

· 1993 年： CAN被采用为国际标准 （ISO 11898）。

· 2003 年：ISO 11898成为标准系列。

· 2012 年： 博世发布CAN FD 1.0（灵活的数据传输）。

· 2015 年：CAN FD协议是标准化的（ISO 11898-1）。2016 年：物理CAN 层，数据速率高达5 Mbit/s，在 ISO11898-2 中标准化。

· 2018 年： CiA 开始开发CAN XL。

· 2024 年：CAN XL 标准化 （ISO 11898-1：2024， 11898-2：2024）。

展望未来，CAN总线协议将保持相关性，尽管它将受到主要 趋势：

· 更快传输速度： 对更高数据速率的需求可能推动向 CAN FD、CAN XL 或汽车以太网的过渡。

· 互联车辆： 云计算和汽车的兴起，远程信息处理可能会启用，比如预测、维护和远程 故障排除/更新以及网络安全风险

· 开放与关闭：推动“开源”和权利，保持数据专有，比如提供基于订阅的服务微服务。

应该注意的是，从传统CAN过渡到例如CAN FD、CAN XL或汽车以太网，在实践中会很慢。根据我们自己对5,000+ 客户的经验，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 年尚未在现场部署）。

早在2016年，CAN FD就被CAN等人吹捧为经典CAN的明显继承者。 自动化：“一批使用CAN FD的汽车于2019/2020年出现，CAN FD将替换分步经典 CAN”。虽然CAN FD今天确实存在于该领域，但我们确实对于它是否会取代经典CAN存有疑虑。

展望：汽车以太网显然已经在各种应用中发挥着重要作用（尤其是在 frontier OEM R&D），但我们还没有看到这对传统CAN在道路上车辆中的主导地位产生了重大影响。