CAN 总线简介
CAN 是 Controller Area Network 的缩写，即控制器局域网。CAN 是 ISO 国际标准化的串行通信协议，由德国博世公司于 1986 年率先提出。此后，CAN 通过 ISO 11898 和 ISO 11519 进行了标准化，现已成为欧洲汽车网络的标准协议。
起源
1983年，德国 Bosch 公司为了设计一种用于汽车传动系统的通信系统，开始着手研发 CAN 协议。并列出了以下几个必备条件：
- 整个网络的范围比较小；
- 能够快速传输少量数据；
- 具有故障安全性；
- 集成错误排错工具；
- 成本低。
1985年，Bosch 公司完成了第一个版本的 CAN 协议，并于次年2月在底特律举办的汽车工程协会（SAE）大会上首次公开亮相，被称为“汽车串行控制器局域网”。
1987年，Intel 半导体公司的首款 CAN 芯片（82526）上市销售。1989年，Philips 半导体公司也开始供应另一种 CAN 控制器（82C200）。
标准化
CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准：
- ISO 11898 是针对通信速率为 125Kbps ~ 1Mbps 的高速通信标准；
- ISO 11519 是针对通信速率为 125Kbps 以下的低速通信标准。
总线电平
CAN 总线是基于相同的波特率通信的，因此只需要两根导线即可通信，即 CAN_L（低电平表示显性位）和 CAN_H（高电平表示显性位）。
- 总线电平 = CAN_H 的电压 - CAN_L 的电压
- 显性电平对应逻辑 0，对应总线电平为 2V 左右
- 隐性电平对应逻辑 1，对应总线电平为 0V
显性电平具有优先权，即只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。隐性电平则具有包容的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平。
网络拓扑
下图是汽车系统多个 ECU 通过 CAN 总线连接的网络拓扑图。每个通信单元都由 CAN 收发器、CAN 控制器以及 CAN 协议栈（例如 CANopen）组成。
通常，在 CAN 总线的起止端都有一个 120Ω 的终端电阻用于阻抗匹配，以减少回波反射。
功能特点
- 传输可靠、实时性高的国际标准工业级现场总线；
- 速度块，距离远，传输距离可达 10km（速率 < 5Kbps），传输速率最高可达 1Mbps（距离 < 40m）；
- 单条总线最多可连接 110 个节点，扩展节点数 量也非常方便（节点没有地址信息，因此添加总线节点时不影响其他节点）；
- 多主结构，每个节点的地位平等，区域网络组建方便，总线的利用率也非常高；
- 高实时性，无损总线仲裁技术，高优先级节点无延迟；
- 出错的 CAN 节点会自动进行关闭并切断和总线的联系，不影响数据总线的通讯；
- 消息用于短帧结构和硬件 CRC 验证，干扰概率小，数据误差率很低；
- 自动检测消息是否发送成功，硬件可以自动重传，传输可靠性极高；
- 硬件支持报文过滤功能，只接收必要数据信息，减轻 CPU 负担，简化管理软件设计编制；
- 通信可以采用于普通双绞线、同轴电缆及光纤等；
- CAN 总线系统结构比较简单，性价比高。
应用领域
CAN 具有很高的实时性和可靠性，因此广泛应用于汽车电子、工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。