can总线发展史

汽车总线技术逐渐成熟

在传统的汽车中，电气信号的连接是通过线束实现的。随着汽车中电子部件数量的增加，线束与配套接插件的数量也在成倍上升。在1955年平均一辆汽车所用线束的总长度为45米，而到了2002年，平均一辆汽车所用线束的总长度却达到了4千米。线束的增加不但占据了车内的有效空间、增加了装配和维修的难度、提高了整车成本，而且妨碍整车可靠性的提高。这无形中使汽车研发进入了这样一个怪圈：为了提高汽车的性能而增加汽车电器，汽车电器的增加导致线束的增加，而线束的增加又妨碍了汽车可靠性的进一步提高。 随着电子技术在汽车中的拓展，特别是在上个世纪80年代以后，MCU/MPU在汽车中得到了广泛应用，也出现了基于数据通讯的车载网络，这为提高汽车性能和减少线束数量提供了有效的解决途径。 在各种数据通信方式中最常见的是UART，因此最早的车载网络是在UART的基础上建立的。比如通用汽车的E&C、克莱斯勒的CCD、褔特的ACP、丰田的BENA等等。UART在汽车中的成功应用，标志着汽车电子开始走向成熟，并逐步迈向网络化。 英国Luton大学Yong Yue博士曾比较了不同时代、但车型类似的汽车所采用的线束及相关接插件的使用情况。1975年-1996年的数据显示出随着ECU(电子系统控制单元)的增加，线束和接插件的数量也会相应增加；1998-2002年的数据却揭示了另一种现象，2002下线的Epsilon共有34个ECU，但它所使用的线束数量、总长度、总重量，以及接插件的数量却比1998年下线只有29个ECU的Omega明显减少。而从上个世纪90年代到现在，正是车载网络取代传统电气信号线束的过渡时代。 高速的汽车总线：CAN 由于汽车对电子部件在可靠性、工作温度、成本等方面的特殊要求，通用MCU/MPU集成的UART逐渐不能适应汽车发展的要求。于是在上个世纪80年代初，开始了研制适用汽车内部信息交互的专用通信方式。 在各种车用总线中，全球第二大汽车电子OEM博世公司(Bosch)推出的CAN(控制区域网络)总线具有突出的可靠性、实时性和灵活性，因而得到了业界的广泛认同，并在1993年正式成为国际标准和行业标准。据Strategy Analytics公司统计，2001年用在汽车上的CAN节点数目超过1亿个。 为了调查汽车总线在中国的实际应用情况，笔者曾在2003年12月到北京车市现场统计了当时售价在8万～20万人民币之间的轿车采用总线技术的情况。尽管统计不完全，但表3所列出的车型己超过了2002年～2003年两年新下线，价格在8～20万之间车型的40%以上。汽车总线在中国生产的普及性轿车中所占的比重如此之大，说明总线技术在轿车中己经很成熟，而不再是高档轿车的独享技术。而赛弗CC6450BY采用了CAN总线，进一步说明汽车总线技术已开始溶入中国自有品牌的轿车当中。同时表3还说明CAN总线己成为普及性轿车的主流总线技术。 当然，CAN总线技术也在不断发展。传统的CAN是基于事件触发的，信息传输时间的不确定性和优先级反转是它固有的缺陷。当总线上传输消息密度较小时，这些缺陷对系统的实时性影响较小；但随着在总线上传输消息密度的增加，系统实时性能会急剧下降。为了满足汽车控制对实时性和传输消息密度不断增长的需要，改善CAN总线的实时性能非常必要。于是，传统CAN与时间触发机制相结合产生了TTCAN（Time-Triggered CAN），ISO11898-4己包含了TTCAN。 TTCAN总线和传统CAN总线系统的区别是：总线上不同的消息定义了不同的时间槽(Timer Slot)。在同一时间槽内，总线上只能有一条消息传输，这样避免了总线仲裁，也保证了消息的实时性。对于非周期信息，在TTCAN中有一个名为仲裁槽的时间槽，非周期性消息在仲裁时间槽内，采用传统CAN优先级仲裁方式传输。 TTCAN系统需要全局时间同步，但采用传统CAN控制器很难实现TTCAN，因此新推出的CAN控制器，如：Microchip的MCP2515就增加了与TTCAN相关的硬件资源，它们在软件配合下就能实现TTCAN。作者在2004年1月至2004年6月的工作计划就是开发TTCAN的测试平台，为进一步开展CAN实时性分析作好准备。 成本有效的低速串行总线：LIN 以CAN为代表的总线技术在汽车的应用不但减少了线束，也提高了汽车的可靠性。随着电子与信息技术在汽车中的持续渗透，车用电器的电子化使CAN及UART都不能满足汽车制造业对成本的苛刻追求。从1998年开始由宝马、Volvo、奥迪、VW、戴姆勒-克莱斯勒、摩托罗拉和 VCT等7家汽车和IC公司共同开发能满足车身电子要求的低成本串行总线技术，该技术在2000年2月2日完成开发，它就是LIN(Local Interconnect Network)。 实际上，LIN是基于UART的，它采用了主从单线方式传输，最高波特率为20Kbit/s。LIN的最大优势是低成本，它对总线上各节点的时基要求很低。LIN虽然基于UART，它与UART的最大区别在于对各节点波特率误差的容忍度：UART要求进行数据传输两个节点波特率误差不大于±4%；LIN总线只要求进行数据传输两个节点波特率误差不大于±15%。±15%的波特率误差容忍度决定了节点上的MCU可以不用精度高、价格也相对较高的石英晶体，而采用稳定度很差但价格十分低廉的RC电路来提供时钟。 由于LIN价格低廉，因此它可将MCU嵌入到车身零部件中，使其成为具备网络功能智能零部件（Smart Parts）从而进一步减少线束、降低成本。 发展中的车载媒体总线技术 随着汽车向人们生活中的渗透，它已从一个单纯的代步工具发展成为人们的另一生活空间，与现代人们生活具有密切相关的IT也将不断地与汽车融合，世界著名的汽车制造商BWM的一位高层人士说曾说过：将来汽车的平台，就是IT的平台。 作为IT平台，汽车必须实现车内IT装置之间的信息共享。以BWM为首的欧洲汽车制造商制定了车内媒体之间的互连标准MOST(Media Oriented Systems Transport)，以实现车内CD、GPS和TV等媒体装置之间的信息共享。到2003年底，BWM和VW已有21个车型采用了MOST。 与欧州汽车制造商MOST阵营相对应的是IDB-1394。尽管IDB-1394标准的细节正在制定之中，但由于它能够兼容IEEE1394，因而吸引了大量汽车厂商，尤其是日本车系。预计日本车到2005年、欧洲车到2006年将陆续采用该标准。在IDB-1394标准下，车内预留了连接汽车总线与IEEE1394规格的家电产品的CCP(Consumer Convenience Port)接口。数码摄像机等通用的媒体装置就可通过1394连接器与CCP相连，实现通过车载显示器来观看数码摄像机所拍摄的图像。 随着蓝牙技术的发展，短距点对点通讯的蓝牙技术在汽车中寻求到了发展空间，其相对低廉的成本和简便的使用方法得到汽车业界的认同。移动电话与车内媒体之间的信息交互成为蓝牙技术进入汽车的突破点，Daimler-Chrysler推出Uconnect蓝牙免提电话系统中，蓝牙成为移动电话与车内媒体之间进行信息交互的手段，驾驶员通过安装在挡风玻璃上的麦克风和车内音响系统的扬声器与他人通话，将驾驶员的双手从橾作移动电话中解脱出来，从而保证了行车安全。 中国的机遇与挑战 动力、制动和车身是汽车的主要部份，为汽车服务的汽车电子除了动力、制动、车身外，还包括车载媒体。究竟哪里才是中国OEM真正的切入点呢？ 在汽车电子中，动力和制动部份的电子控制是非常复杂的系统工程，它集发动机技术、机械技术和电子技术一体，并且渉及到人身安全和环境保护，因此是汽车中的核心技术。发展这些技术需长期积累，并且被全球顶级汽车制造商和汽车部件供应商所垄断。据Bosch与上汽总公司与在中国的合资公司联合汽车电子有限公司的一位工程师介绍，他们的发动机控制器与上汽的帕萨特进行匹配时用了两年多时间，同时他还介绍到在发动控制器中用于保证安全的代码超过了实现功能的代码。 因此，中国的汽车电子OEM应该根据自身的特点，在汽车市场中寻求突破点。 除了动力和制动部份外，车身和媒体仍然在汽车电子占有很大的比重。从市场角度来看，它处于发展阶段；从技术角度上分析，与安全和环保等涉及汽车核心技术的关系不大，但它涉及面很广，不可能被少数集团垄断。根据中国汽车电子的现状，作为企业发展车身电子及车载媒体，是一项务实的决策。 汽车电子涉及到的是一些相对简单的控制，如：汽车电动座椅、电动门窗、各种灯光控制，但它的核心是汽车总线技术。最近一汽与北京一家公司开发的基于LIN的车身控制系统已开始进入实验阶段。将零部件与总线融为一体，使系统成本最低，这将给中国汽车电子和汽车零部件企业带来机遇和挑战。 汽车进入百姓之家，车载媒体的不断发展，也将为中国的汽车电子、IT和家电制造商带来机遇。简单地讲，车载媒体与人们生活中的媒体不但没有本质的区别，而且由于受汽车的约束，更容易实现标准化。实施家电联网，已提了很多年了，但它至今仍未进入人们的生活；但在汽车中由于空间、供电的标准化为媒体装置之间信息交互标准化创造了条件，将己成功应用的家电网络技术移植到汽车媒体，并且实现家、汽车和办公媒体三位一体，这在技术上可行、而且与车载媒体的发展目标一致。

can总线发展史

shepherd 发表于 2005-1-7 10:03:00

发信人: lujx866 (悟), 信区: AutoTech
标  题: can总线发展史
发信站: BBS 水木清华站 (Wed Dec 15 00:27:36 2004), 站内

从pdf上download的，不能识别标点，将就看吧
?br />CAN 发展史起源

1986 年2 月Robert Bosch 公司在SAE 汽车工程协会大会上介绍了一种新型的串行总线CAN
控制器局域网,那是CAN 诞生的时刻今天在欧洲几乎每一辆新客车均装配有CAN 局域网同样CAN
也用于其他类型的交通工具从火车到轮船或者用于工业控制CAN 已经成为全球范围内最重要的总线之
一 甚至领导着串行总线在1999 年接近6 千万个CAN 控制器投入应用2000 年市场销售超过
1 亿个CAN 器件
在1980 年的早些时候Bosch 公司的工程师就开始论证当时的串行总线用于客车系统的可行性因为
没有一种现成的网络方案能够完全满足汽车工程师们的要求于是在1983 年初Uwe Kiencke 开始研究
一种新的串行总线新总线的主要方向是增加新功能减少电气连接线 使其能够用于产品而非用于驱
动技术来自 Mercedes-Benz 的工程师较早制定了总线的状态说明而Intel 也准备作为半导体生产的主要
厂商当时聘请的顾问之一是来自于德国Braunschweig-Wolfenbüttel 的Applied Science 大学教授Wolfhard
Lawrenz 博士 给出了新网络方案的名字Controller Area Network ,简称CAN 来自Karlsruhe 大学的教授
Horst Wettstein 博士也提供了理论支持
1986 年2 月CAN 诞生了在底特律的汽车工程协会大会上由 Bosch 公司研究的新总线系统被称为
汽车串行控制器局域网 Uwe Kiencke Siegfried Dais 和 Martin Litschel 分别介绍了这种多主网络
方案此方案基于非破坏性的仲裁机制能够确保高优先级报文的无延迟传输并且不需要在总线上设
置主控制器此外CAN 之父上述几位教授和Bosch 公司的Wolfgang Borst Wolfgang Botzenhard
Otto Karl Helmut Schelling Jan Unruh 已经实现了数种在CAN 中的错误检测机制该错误检测也包括自
动断开故障节点功能以确保能继续进行剩余节点之间的通讯传输的报文并非根据报文发送器/接收器的
节点地址识别几乎其它的总线都是如此而是根据报文的内容识别同时用于识别报文的标识符也规
定了该报文在系统中的优先级
当关于这种革新的通讯方案的大部分文字内容制定之后于1987 年中期Intel 提前计划2 个月交付了
首枚CAN 控制器82526 这是CAN 方案首次通过硬件实现仅仅用了四年的时间设想就变成了现实
不久之后Philips 半导体推出了82C200 这两枚最先的CAN 控制器在验收滤波和报文控制方面有许多不
同一方面由Intel 主推的FullCAN比由Philips 主推的BasicCAN占用较少的CPU载荷另一方面 FullCAN
器件所能接收的报文数目相对受到限制BasicCAN 控制器仅需较少的硅晶体今天的CAN 控制器中孙
子辈们在同一模块中的验收滤波和报文控制方面仍有相当的不同制造出BasicCAN 和FullCAN 两大阵
营
标准化与一致性
在1990 年早些时候Bosch CAN 规范CAN 2.0 版被提交给国际标准化组织在数次行政讨论之后
应一些主要的法国汽车厂商要求增加了Vehicle Area Network VAN 内容并于1993 年11 月出版了
CAN 的国际标准ISO11898 除了CAN 协议外它也规定了最高至1Mbps 波特率时的物理层同时在国
际标准ISO11519-2 中也规定了CAN 数据传输中的容错方法1995 年国际标准ISO11898 进行了扩展
以附录的形式说明了29 位CAN 标识符
但令人伤心的是所有出版的CAN 规范均包含错误或者不完整因此为避免出现不兼容的CAN 应
用Bosch 公司一直在进行验证CAN 芯片是否基于Bosch 的CAN 参考模型的工件此外几年来在Lawrenz
教授领导下位于德国Braunschweig/Wolfenbüttel 的 Applied Science 大学进行CAN 的一致性测试测试模
式基于国际标准测试规范ISO16845
广州周立功单片机发展有限公司CAN bus 实验室 Tel: [phone] Fax: [phone] [e-mail]
- 2 -
当前修订的CAN 规范正在标准化中ISO11898-1 称为CAN 数据链路层ISO11898-2 称为非容
错CAN 物理层ISO11898-3 称为容错CAN 物理层国际标准ISO11992 卡车和拖车接口和ISO11783
农业和森林机械都在美国标准J1939 的基础上定义了基于CAN 应用的子协议但是它们并不完整
CAN 先行者的发展
尽管当初研究CAN 的起点是应用于客车系统但CAN 的第一个市场应用却来自于其他领域特别是
在北欧CAN 早已得到非常普遍的应用在荷兰电梯厂商Kone 使用CAN 总线瑞士工程办公室Kvaser
已建议将CAN 应用至一些纺织机械厂Lindauer Dornier 和 Sulzer 并由他们提供机器的通讯协议这一
领域中在 Lars-Berno Fredriksson 的领导下公司建立了CAN 纺织机械用户集团 到1989 年他们
已研究出通讯原理并于1990 年早期帮助建立CAN Kingdom 开发环境尽管CAN Kingdom 并不是一
种基于OSI 参考模型的应用层但它被认为是基于CAN 的高层协议的原型
在荷兰Philips 医疗系统决定使用CAN 构成X 光机的内部网络成为CAN 的工业用户主要由Tom
Suters 发表的Philips 报文规范PMS 提出了CAN 网络的第一个应用层来自德国Weingarten 的Applied
Science 大学教授 Konrad Etschberger 博士也持同样的观点他管理Steinbeis Transfer Center for Process
Automation Stzp 公司现在更名为IXXAT Automation 公司并开发出一个类似的方案
不管如何第一个高层协议正在形成大多数CAN 的先行者使用单片电路的方法通讯功能网络管
理应用代码组合在同一个软件之中即使一些用户有较多的标准模块可供利用但面对所有的解决方案
他们也一定存在着缺陷必须持续稳定地发展CAN 的高层协议即使在今天仍然有部分用户低估这个
问题
在1990 年的早些时候开始筹划成立一个用户组织从而将不同的解决方案标准化在1992 年初的
几个月里当时VMEbus 杂志的主管出版社Franzis Holger Zeltwanger 将用户和厂商集中在一起讨
论建立一个促进CAN 技术发展的中立平台同时也针对串行总线市场进行分析1992 年5 月CiA CAN
in Automation 用户集团正式成立仅在几个星期后CiA 即发表了第一份技术杂志那是关于物理层的
CiA 推荐仅使用遵循ISO11898 的CAN 收发器到现在为止在当时的CAN 网络中使用非常普遍但并不
兼容的RS-485 收发器已基本消失尽管它也是厂商提供的
CiA 的首批任务之一是规定CAN 的应用层根据Philips 医疗系统PMS 和Stzp 所提供的内容依
靠其余CiA 会员的协助CAL CAN 应用层也称为绿皮书诞生了在制定CAN 应用规范时
CiA 的一个主要任务是进行CAN 专家和其他CAN 学习者之间的信息交流因此从1994 年起CiA 每年
召开一次国际CAN 会议iCC
另外一个理论的方法是借鉴于LAV 一个农业的交通工具协会在1980 年晚些时候开始一个基于
CAN 的农业交通工具总线系统LBS 被制定出但在工作最终完成前国际标准化委员会决定改向支持
US 解决方案J1939 这也是一个基于CAN 的应用子协议由SAE 的 Truck and Bus 协会制定J1939
是一个非模块化的方案简单易学但灵活性很差
从理论到实践
当然生产CAN 模块集成器件的15 家半导体厂商主要聚焦于汽车工业从1990 年中期起Infineon
公司和Motorola 公司已向欧洲的客车厂商提供了大量的CAN 控制器作为下一波从1990 年后期起远
东的半导体厂商也开始提供CAN 控制器1994 年NEC 推出了传说中的CAN 芯片 72005 但是这一
步太早了当时这个器件并不能投入使用
从1992 年起Mercedes-Benz 奔驰 开始在他们的高级客车中使用CAN 技术第一步使用电子控制
器通过CAN 对发动机进行管理第二步使用控制器接收人们的操作信号这就使用了2 个物理上独立的
CAN 总线系统它们通过网关连接其他的客车厂商也纷纷赶来斯图加特学习在他们的客车上也使用2广州周立功单片机发展有限公司CAN bus 实验室 Tel: [phone] Fax: [phone] [e-mail]
- 2 -
当前修订的CAN 规范正在标准化中ISO11898-1 称为CAN 数据链路层ISO11898-2 称为非容
错CAN 物理层ISO11898-3 称为容错CAN 物理层国际标准ISO11992 卡车和拖车接口和ISO11783
农业和森林机械都在美国标准J1939 的基础上定义了基于CAN 应用的子协议但是它们并不完整
CAN 先行者的发展
尽管当初研究CAN 的起点是应用于客车系统但CAN 的第一个市场应用却来自于其他领域特别是
在北欧CAN 早已得到非常普遍的应用在荷兰电梯厂商Kone 使用CAN 总线瑞士工程办公室Kvaser
已建议将CAN 应用至一些纺织机械厂Lindauer Dornier 和 Sulzer 并由他们提供机器的通讯协议这一
领域中在 Lars-Berno Fredriksson 的领导下公司建立了CAN 纺织机械用户集团 到1989 年他们
已研究出通讯原理并于1990 年早期帮助建立CAN Kingdom 开发环境尽管CAN Kingdom 并不是一
种基于OSI 参考模型的应用层但它被认为是基于CAN 的高层协议的原型
在荷兰Philips 医疗系统决定使用CAN 构成X 光机的内部网络成为CAN 的工业用户主要由Tom
Suters 发表的Philips 报文规范PMS 提出了CAN 网络的第一个应用层来自德国Weingarten 的Applied
Science 大学教授 Konrad Etschberger 博士也持同样的观点他管理Steinbeis Transfer Center for Process
Automation Stzp 公司现在更名为IXXAT Automation 公司并开发出一个类似的方案
不管如何第一个高层协议正在形成大多数CAN 的先行者使用单片电路的方法通讯功能网络管
理应用代码组合在同一个软件之中即使一些用户有较多的标准模块可供利用但面对所有的解决方案
他们也一定存在着缺陷必须持续稳定地发展CAN 的高层协议即使在今天仍然有部分用户低估这个
问题
在1990 年的早些时候开始筹划成立一个用户组织从而将不同的解决方案标准化在1992 年初的
几个月里当时VMEbus 杂志的主管出版社Franzis Holger Zeltwanger 将用户和厂商集中在一起讨
论建立一个促进CAN 技术发展的中立平台同时也针对串行总线市场进行分析1992 年5 月CiA CAN
in Automation 用户集团正式成立仅在几个星期后CiA 即发表了第一份技术杂志那是关于物理层的
CiA 推荐仅使用遵循ISO11898 的CAN 收发器到现在为止在当时的CAN 网络中使用非常普遍但并不

兼容的RS-485 收发器已基本消失尽管它也是厂商提供的
CiA 的首批任务之一是规定CAN 的应用层根据Philips 医疗系统PMS 和Stzp 所提供的内容依
靠其余CiA 会员的协助CAL CAN 应用层也称为绿皮书诞生了在制定CAN 应用规范时
CiA 的一个主要任务是进行CAN 专家和其他CAN 学习者之间的信息交流因此从1994 年起CiA 每年
召开一次国际CAN 会议iCC
另外一个理论的方法是借鉴于LAV 一个农业的交通工具协会在1980 年晚些时候开始一个基于
CAN 的农业交通工具总线系统LBS 被制定出但在工作最终完成前国际标准化委员会决定改向支持
US 解决方案J1939 这也是一个基于CAN 的应用子协议由SAE 的 Truck and Bus 协会制定J1939
是一个非模块化的方案简单易学但灵活性很差
从理论到实践
当然生产CAN 模块集成器件的15 家半导体厂商主要聚焦于汽车工业从1990 年中期起Infineon
公司和Motorola 公司已向欧洲的客车厂商提供了大量的CAN 控制器作为下一波从1990 年后期起远
东的半导体厂商也开始提供CAN 控制器1994 年NEC 推出了传说中的CAN 芯片 72005 但是这一
步太早了当时这个器件并不能投入使用
从1992 年起Mercedes-Benz 奔驰 开始在他们的高级客车中使用CAN 技术第一步使用电子控制
器通过CAN 对发动机进行管理第二步使用控制器接收人们的操作信号这就使用了2 个物理上独立的
CAN 总线系统它们通过网关连接其他的客车厂商也纷纷赶来斯图加特学习在他们的客车上也使用2广州周立功单片机发展有限公司CAN bus 实验室 Tel: [phone] Fax: [phone] [e-mail]
- 2 -
当前修订的CAN 规范正在标准化中ISO11898-1 称为CAN 数据链路层ISO11898-2 称为非容
错CAN 物理层ISO11898-3 称为容错CAN 物理层国际标准ISO11992 卡车和拖车接口和ISO11783
农业和森林机械都在美国标准J1939 的基础上定义了基于CAN 应用的子协议但是它们并不完整
CAN 先行者的发展
尽管当初研究CAN 的起点是应用于客车系统但CAN 的第一个市场应用却来自于其他领域特别是
在北欧CAN 早已得到非常普遍的应用在荷兰电梯厂商Kone 使用CAN 总线瑞士工程办公室Kvaser
已建议将CAN 应用至一些纺织机械厂Lindauer Dornier 和 Sulzer 并由他们提供机器的通讯协议这一
领域中在 Lars-Berno Fredriksson 的领导下公司建立了CAN 纺织机械用户集团 到1989 年他们
已研究出通讯原理并于1990 年早期帮助建立CAN Kingdom 开发环境尽管CAN Kingdom 并不是一
种基于OSI 参考模型的应用层但它被认为是基于CAN 的高层协议的原型
在荷兰Philips 医疗系统决定使用CAN 构成X 光机的内部网络成为CAN 的工业用户主要由Tom
Suters 发表的Philips 报文规范PMS 提出了CAN 网络的第一个应用层来自德国Weingarten 的Applied
Science 大学教授 Konrad Etschberger 博士也持同样的观点他管理Steinbeis Transfer Center for Process
Automation Stzp 公司现在更名为IXXAT Automation 公司并开发出一个类似的方案
不管如何第一个高层协议正在形成大多数CAN 的先行者使用单片电路的方法通讯功能网络管
理应用代码组合在同一个软件之中即使一些用户有较多的标准模块可供利用但面对所有的解决方案
他们也一定存在着缺陷必须持续稳定地发展CAN 的高层协议即使在今天仍然有部分用户低估这个
问题
在1990 年的早些时候开始筹划成立一个用户组织从而将不同的解决方案标准化在1992 年初的
几个月里当时VMEbus 杂志的主管出版社Franzis Holger Zeltwanger 将用户和厂商集中在一起讨
论建立一个促进CAN 技术发展的中立平台同时也针对串行总线市场进行分析1992 年5 月CiA CAN
in Automation 用户集团正式成立仅在几个星期后CiA 即发表了第一份技术杂志那是关于物理层的
CiA 推荐仅使用遵循ISO11898 的CAN 收发器到现在为止在当时的CAN 网络中使用非常普遍但并不
兼容的RS-485 收发器已基本消失尽管它也是厂商提供的
CiA 的首批任务之一是规定CAN 的应用层根据Philips 医疗系统PMS 和Stzp 所提供的内容依
靠其余CiA 会员的协助CAL CAN 应用层也称为绿皮书诞生了在制定CAN 应用规范时
CiA 的一个主要任务是进行CAN 专家和其他CAN 学习者之间的信息交流因此从1994 年起CiA 每年
召开一次国际CAN 会议iCC
另外一个理论的方法是借鉴于LAV 一个农业的交通工具协会在1980 年晚些时候开始一个基于
CAN 的农业交通工具总线系统LBS 被制定出但在工作最终完成前国际标准化委员会决定改向支持
US 解决方案J1939 这也是一个基于CAN 的应用子协议由SAE 的 Truck and Bus 协会制定J1939
是一个非模块化的方案简单易学但灵活性很差
从理论到实践
当然生产CAN 模块集成器件的15 家半导体厂商主要聚焦于汽车工业从1990 年中期起Infineon
公司和Motorola 公司已向欧洲的客车厂商提供了大量的CAN 控制器作为下一波从1990 年后期起远
东的半导体厂商也开始提供CAN 控制器1994 年NEC 推出了传说中的CAN 芯片 72005 但是这一
步太早了当时这个器件并不能投入使用
从1992 年起Mercedes-Benz 奔驰 开始在他们的高级客车中使用CAN 技术第一步使用电子控制
器通过CAN 对发动机进行管理第二步使用控制器接收人们的操作信号这就使用了2 个物理上独立的
CAN 总线系统它们通过网关连接其他的客车厂商也纷纷赶来斯图加特学习在他们的客车上也使用2广州周立功单片机发展有限公司CAN bus 实验室 Tel: [phone] Fax: [phone] [e-mail]
- 3 -
套CAN 总线系统现在继Volvo Saab Volkswagen BMW 之后Renault 和Fiat 也开始在他们的汽
车上使用CAN 总线
在1990 的早些时候美国俄亥俄州的机械工程公司的工程师们与Allen-Bradley 公司Honeywell 微型
开关公司开始了一个合资项目内容是基于CAN 的通讯与控制但是不久之后项目组的重要成员离开
合资项目终止但Allen-Bradley 公司和Honeywell 公司各自继续从事这项工作这导致产生了两个高层协
议 DeviceNet 和Smart Distributed System SDS 而且这2 个协议在较低层的通讯层上非常相似
在1994 年早些时候Allen-Bradley 将DeviceNet 规范移交给专职推广DeviceNet 的组织Open DeviceNet
Vendor Association ODVA 而Honeywell 则放弃了在SDS 方面的努力使得SDS 更象Honeywell 公
司的内部解决方案 DeviceNet 特别为工厂自动控制而定制因此使其成为类似Profibus-DP 和 Interbus
协议的有力竞争者倘若仅从即插即用的功能考虑DeviceNet 已经成为美国特定应用领域中的领导者
在欧洲一些公司在尝试使用CAL 尽管CAL 在理论上正确并在工业上可以投入应用但每个用户
都必须设计一个新的子协议因为CAL 是一个真正的应用层CAL 可以被看作一个应用CAN 方案的必要
理论步骤但在这一领域它不会被推广从1993 年起在Esprit project ASPIC 范围内由Bosch 领导的欧
洲协会研究出一个原型由此发展成为CANopen 它是一个基于CAL 的子协议用于产品部件的内部网
络控制在理论方面来自德国Reutlingen 的Applied Science 大学教授Gerhard Gruhler 博士 和来自
Newcastle UK 大学的 Mohammed Farsi 积极参与均是其中最成功的活跃分子之一在项目完成之后
CANopen 规范移交给CiA 组织由其进行维护与发展在1995 年CiA 发表了完整版的CANopen 通讯
子协议仅仅用了5 年的时间它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准 CANopen 不仅定义了应用层
和通讯子协议也为可编程系统不同器件接口应用子协议定义了页状态这也就是工业领域比如
打印机海事应用医疗系统决定使用CANopen 的一个重要原因
DeviceNet 和 CANopen,是两个定位于不同市场的标准应用层协议EN 50325 DeviceNet 适合于工
厂自动化控制 CANopen 适合于所有机械的嵌入式网络这又造就了两个不同的应用范围因此有必
要定义应用层的规范历史可以将一些特定的大量嵌入式系统排除在外
CAN 前景展望
尽管CAN 协议已经有15 年的历史但它仍处在改进之中从2000 年开始一个由数家公司组成的ISO
任务组织定义了一种时间触发CAN 报文传输的协议Bernd Mueller 博士 Thomas Fuehrer Bosch 公司
人员和半导体工业专家学术研究专家将此协议定义为时间触发通讯的CAN TTCAN 计划在将来
标准化为ISO11898-4 这个CAN 的扩展已在硅片上实现不仅可实现闭环控制下支持报文的时间触发传
输而且可以实现CAN 的x-by-wire 应用因为CAN 协议并未改变所以在同一个的物理层上既可
以实现传输时间触发的报文也可以实现传输事件触发的报文
TTCAN 将为CAN 延长5-10 年的生命期现在CAN 在全球市场上仍然处于起始点当得到重视时
谁也无法预料CAN 总线系统在下一个10 15 年内的发展趋势这里需要强调一个现实近几年内美国
和远东的汽车厂商将会在他们所生产汽车的串行部件上使用CAN 另外大量潜在的新应用例如娱乐
正在呈现不仅可用于客车也可用于家庭消费同时结合高层协议应用的特殊保安系统对CAN 的需
求也正在稳健增长德国专业委员会BIA 和德国安全标准权威TüV 已经对一些基于CAN 的保安系统进行
了认证CANopen-Safety 是第一个获得BIA 许可的CAN 解决方案DeviceNet-Safety 也会马上跟进全
球分级协会的领导者之一Germanischer Lloyd 正在准备提议将CANopen 固件应用于海事运输在其他事
务中规范定义可以通过自动切换将CANopen 网络转换为冗余总线系统
--
万事皆"悟"