CAN与CANOpen（一）

CAN与CANOpen（一）基本概念 
CAN与CANOpen（二）报文格式 
CAN与CANOpen（三）错误处理
CAN与CANOpen（四）CANOpen对象字典 
CAN与CANOpen（五）PDO和SDO
CAN与CANOpen（六）网络管理和CAN FD

CAN(Controller Area Network, 控制器局域网络)是由博世开发的一种现场总线，首先应用在汽车领域。由于它的低成本和可靠性，现在被广泛应用在工业测控和工业自动化领域。由于工作的关系，自己接触CAN比较多所以总结一下分享给大家。

1. 参考

1. http://www.can-cia.org/
2. http://www.canopensolutions.com/
3. CAN Specification 2.0, Part A
4. CAN Specification 2.0, Part B
5. CANopen 协议介绍
6. CiA Draft Standard 301

2.    CAN与CANOpen的关系

下面是CAN协议与OSI网络模型的一个对比。CAN的物理层分了三层分别是MDI，PMA和PLS，数据链路层分了两层：MAC与LLC。这五层就是最原始的CAN协议，标准是ISO11898。也就是说CAN协议一开始是没有应用层的。后来有一种叫CANOpen的基于CAN的应用层协议被开发出来，标准是CiA301。

在实际开发CAN器件的时候不一定要用CANOpen，你可以根据自己的需要定制自己的应用层协议。

图1CAN与CANOpen的关系

下面会分别介绍CAN和CANOpen的内容。最后会介绍一下CAN的最新发展CAN FD。

3. CAN的基础知识

本文对于CAN的介绍主要集中在数据链路层，对于物理层涉及很少。对于物理层感兴趣的读者可以访问[1]

3.1    显性与隐形

显性(Dominant)与隐性(Recessive)是总线上最基本的两个状态，也可以表示为“0”与“1”。在物理上它有两条线的压差表示。在隐形的时候，两条线的电压相同，压差为0。当压差超过一定的阈值的时候，总线的状态就变为显性。

图2显性与隐性

为什么叫显性和隐形？

假设在总线上挂了2个器件1,2.器件1将总线设为显性，而同时器件2将总线设为隐形。最终总线的状态会呈现为显性。所以当总线上的所有器件都为隐形时，总线的状态才为隐形。如果有一个器件为显性，则总线为显性

图3 CAN总线

3. 2   冲突裁决

当总线上的几个器件同时发送数据的时候，CAN总线必须决定哪个器件可以发送，而其他的器件必须等待。冲突裁决是CAN协议最重要的一个特性，也是CAN总线做的最漂亮的地方，用很小的成本就解决了这个问题。

总线上的每一个CAN器件都会有一个唯一的ID。ID的大小决定了器件的优先级。ID越小优先级越高。如果几个器件同时发送数据，ID小的优先发送。以下图为例，总线上有A，B，C三个器件。A首先发送数据。当总线上有器件发送数据时，其他器件只能处于监听模式，所以B，C虽然有发送数据的需求但是只能等待A发送结束。当A发送结束之后，B，C同时发送，但是B的ID更小，B优先发送。B发送结束之后C才可以发送

 

图4冲突处理与Node ID

下面说明一下当几个器件同时发送时CAN总线是如何做裁决的。

以下图为例。总线上有器件A，B，C，D。A，B，C同时发出SOF位为显性。而D为隐形，当它发现总线上的状态与自己的状态不一致时，D就进入监听状态。A，B，C继续发送数据。发送到ID的第5位时A，C为显性，B为隐形。B检测到总线的状态于自己的状态不一致,进入监听状态。A,C继续发送数据。这也说明B的ID比A，C要大。当发送到ID的第1位时A为隐形，C为显性，A进入监听状态。C继续发送。最终ID最小的C发送成功，A，B只能等待C发送完成之后再进行发送。然后A会发送成功，B等待，最后才是B发送。从上面的裁决过程可以看出，对于C来说，它的数据发送没有因为冲突而产生延迟。

图5 冲突处理细节