【雷赛智能 | 头条】CAN总线入门（硬件部分）
注：本文转载自公众号“记得诚”
一、CAN总线是什么？ 二、CAN总线的作用？ 三、CAN总线的优点 四、CAN总线的历史 五、CAN总线拓扑图 1. 显性和隐性 2. CAN收发器的作用 3. CAN控制器的作用 4. 120Ω终端电阻 六、基本的CAN总线电路
一、CAN总线是什么？
CAN是Controller Area Network的简称，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，最早是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的，1986年，BOSCH开发出面向汽车的CAN通信协议，后来，CAN总线通过ISO 11898和ISO 11595进行了标准化，现在在欧洲是汽车网络的标准协议。
把汽车比如成人体，那CAN总线就是神经系统，电子控制单元（ECU）就是身体的一部分，身体是由多个ECU组成的，各个ECU之间通过神经系统进行通信，一个部分感知到的信息可以与另一部分共享。
CAN的应用非常广泛，工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
二、CAN总线的作用？
在汽车上，CAN总线的作用就是把不同的部件连接起来，然后这些部件都执行同一套标准协议，这样的好处是兼容性高，信息可以可靠共享，并且能减少整车的线束数量。
三、CAN总线的优点
四、CAN总线的历史
CAN总线发展很多年了。
CAN之前版本：汽车ECU是复杂点对点布线。
1986年：博世开发了CAN协议作为解决方案。
1993年：CAN被采用为估计标准（ISO 11898）
2003年：ISO 11898称为标准系列。
2012年：博世发布了CAN FD 1.0
2015年：CAN FD协议标准化（ISO 11898-1）
2016年：CAN物理层，数据速率高达5Mbit/s，已通过ISO 11898-2标准化。
五、CAN总线拓扑图
从拓扑图中可以看到一个CAN节点，主要由CPU，CAN控制器，CAN收发器组成。
1. 显性和隐性
CAN总线是差分线，有CAN_H和CAN_L两根线，差分线的抗干扰能力强，外界有干扰时，几乎同时会耦合到差分线的两根线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消，图中箭头所示，虽然两根线都受到干扰，但是两者差值不变。
CAN收发器根据CAN_H和CAN_L的差值来判断总线电平，总线电平有两种，显性电平和隐性电平，CAN2.0A/B规定的总线value如下：
| 电平 | 逻辑 | 总线Value |
|---|---|---|
| 显性电平 | 0 | CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V |
| 隐性电平 | 1 | CAN_H=2.5V，CAN_L=2.5V |
有人会说，为什么显性电平是逻辑0，是因为CAN总线采用的'线与'的规则进行总线冲裁，在CAN2.0上规定了总线上同时传输显性和隐形电平时，总线是显性，即1&0=0，所以0为显性。
从下图可以看到，ISO11898的电平和ISO11519是不一样的，现在大多数都是和ISO11898一样的。
下面是两个显隐性电平的区别比较，同时给出了最大最小值。
2. CAN收发器的作用
顾名思义，收发器既可以收，也可以发，收是接收CAN总线上的差分数据，将数据转换为TTL电平，发送给控制器；发是将CAN控制器的TTL电平信号转换为差分信号进行总线数据传输。
3. CAN控制器的作用
CAN控制器一方面接收收发器的数据，进行解析后发送给CPU；另一方面接收CPU的指令数据，然后发送给CAN收发器。
4. 120Ω终端电阻
高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。
对于低频信号则不用CAN总线两端必须连接终端电阻才可以正常工作，终端电阻应该与通讯电缆的阻抗相同，典型值为120欧姆，其作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。
终端电阻并不都是120Ω，以下是ISO 11898协议的推荐值。
四、基本的CAN总线电路
如下就是CAN BUS的基本电路，因为一般节点都是和OBD接口相连的，ESD保护非常重要，另一方面120Ω并不是任何时候都需要，所以电路设计时加一个JP1跳接帽比较好。
必要时需要在CAN_H和CAN_L预留RC EMI filters，用来吸收EMI。
CAN总线上预留RC吸收EMI