之前寫了一篇關于車載OBD接口的文章，帶大家認識了車載總線，今天的文章是關于最重要的車載總線——CAN BUS。汽車上的OBD接口，到底是啥東西？文章目錄：

一、CAN總線是什么？

二、CAN總線的作用？

三、CAN總線的優點

四、CAN總線的歷史

五、CAN總線拓撲圖

1. 顯性和隱性

2. CAN收發器的作用

3. CAN控制器的作用

4. 120Ω終端電阻

六、基本的CAN總線電路

一、CAN總線是什么？

CAN是Controller Area Network的簡稱，是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡，最早是由以研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發的，1986年，BOSCH開發出面向汽車的CAN通信協議，后來，CAN總線通過ISO 11898和ISO 11595進行了標準化，現在在歐洲是汽車網絡的標準協議。

把汽車比如成人體，那CAN總線就是神經系統，電子控制單元（ECU）就是身體的一部分，身體是由多個ECU組成的，各個ECU之間通過神經系統進行通信，一個部分感知到的信息可以與另一部分共享。

CAN的應用非常廣泛，工業自動化、船舶、醫療設備、工業設備等方面。

二、CAN總線的作用？

在汽車上，CAN總線的作用就是把不同的部件連接起來，然后這些部件都執行同一套標準協議，這樣的好處是兼容性高，信息可以可靠共享，并且能減少整車的線束數量。

節點可以掛很多部件

三、CAN總線的優點

1. 簡單低成本：ECU通過單個CAN系統進行通信，而不是直接的復雜模擬信號線通信，這樣減少了錯誤，重量，接線和成本。2. 完全集中：CAN總線提供了一個接入點，可以與所有網絡ECU進行通信，——支持集中診斷，數據記錄和配置。3. 穩定：CAN總線具有強大的抗電干擾和抗電磁干擾能力，非常適合對安全要求嚴格的應用（例如車輛）。4. 高效：通過ID對CAN幀進行優先級排序，以便優先級最高的數據可以立即訪問總線，而不會引起其他幀的中斷。

四、CAN總線的歷史

CAN總線發展很多年了。

CAN之前版本：汽車ECU是復雜點對點布線。

1986年：博世開發了CAN協議作為解決方案。

1993年：CAN被采用為估計標準（ISO 11898）

2003年：ISO 11898稱為標準系列。

2012年：博世發布了CAN FD 1.0

2015年：CAN FD協議標準化（ISO 11898-1）

2016年：CAN物理層，數據速率高達5Mbit/s，已通過ISO 11898-2標準化。

如今，CAN BUS已成為汽車、卡車、公共汽車、拖拉機、輪船、飛機等的標準配置。

五、CAN總線拓撲圖

從拓撲圖中可以看到一個CAN節點，主要由CPU，CAN控制器，CAN收發器組成。

CAN總線拓撲

1. 顯性和隱性

CAN總線是差分線，有CAN_H和CAN_L兩根線，差分線的抗干擾能力強，外界有干擾時，幾乎同時會耦合到差分線的兩根線上，而接收端關心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消，圖中箭頭所示，雖然兩根線都受到干擾，但是兩者差值不變。

CAN收發器根據CAN_H和CAN_L的差值來判斷總線電平，總線電平有兩種，顯性電平和隱性電平，CAN2.0A/B規定的總線value如下：

電平邏輯總線Value顯性電平0CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V隱性電平1CAN_H=2.5V，CAN_L=2.5V

有人會說，為什么顯性電平是邏輯0，是因為CAN總線采用的"線與"的規則進行總線沖裁，在CAN2.0上規定了總線上同時傳輸顯性和隱形電平時，總線是顯性，即1&0=0，所以0為顯性。

從下圖可以看到，ISO11898的電平和ISO11519是不一樣的，現在大多數都是和ISO11898一樣的。

下面是兩個顯隱性電平的區別比較，同時給出了最大最小值。

兩種標準CAN總線電平區別

2. CAN收發器的作用

顧名思義，收發器既可以收，也可以發，收是接收CAN總線上的差分數據，將數據轉換為TTL電平，發送給控制器；發是將CAN控制器的TTL電平信號轉換為差分信號進行總線數據傳輸。

3. CAN控制器的作用

CAN控制器一方面接收收發器的數據，進行解析后發送給CPU；另一方面接收CPU的指令數據，然后發送給CAN收發器。

4. 120Ω終端電阻

高頻信號傳輸時，信號波長相對傳輸線較短，信號在傳輸線終端會形成反射波，干擾原信號，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號到達傳輸線末端后不反射。

對于低頻信號則不用CAN總線兩端必須連接終端電阻才可以正常工作，終端電阻應該與通訊電纜的阻抗相同，典型值為120歐姆，其作用是匹配總線阻抗，提高數據通信的抗干擾性及可靠行。 

終端電阻并不都是120Ω，以下是ISO 11898協議的推薦值。

終端電阻取值

四、基本的CAN總線電路

如下就是CAN BUS的基本電路，因為一般節點都是和OBD接口相連的，ESD保護非常重要，另一方面120Ω并不是任何時候都需要，所以電路設計時加一個JP1跳接帽比較好。

必要時需要在CAN_H和CAN_L預留RC EMI filters，用來吸收EMI。

CAN總線上預留RC吸收EMI

今天的文章到這里就結束了。。。

后續的文章會更新CAN總線的軟件協議部分，盡請期待。