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CAN总线的标准（二）

2023-05-16

一、OSI参考模型

CAN总线标准规定了物理层和数据链路层，至于应用层需要用户自定义。不同的CAN标准仅物理层不同。物理层和数据链路层ISO11898；应用层：不同的应用领域使用不同的应用层标准。

二、各层分析

1. 物理层和数据链路层

控制器局域网 (CAN) 是一种国际标准化的串行总线系统，最初是为车载网络制定的。1986 年，在底特律召开的SAE 大会引入了 CAN 数据链路层协议。1993 年，CAN协议和高速物理层成为国际标准 ISO 11898 的组成内容。

今天，该 ISO 标准包括以下组成部分：

  • ISO 11898-1： 数据链路层
  • ISO 11898-2： 高速收发器
  • ISO 11898-3： 容错收发器
  • ISO 11898-4： 时间触发 CAN
  • ISO 11898-5： 低功率模式高速收发器
  • ISO 11898-6： 带选择性唤醒能力的高速收发器 ( 正在制定中）

ISO 11898系列规定了称为控制器局域网的串行通信技术的物理和数据链路层（ISO/OSI 模型的第1级和第2级），该技术支持分布式实时控制和多路复用，以用于公路车辆。

在传统的 CAN 数据链路层协议中，整个帧使用一种比特率。最新引入的改进型 CAN 数据链路层协议 (也称为CAN FD) 为数据阶段使用更高的第二比特率，从而加速数据传送。此外，改进型 CAN 协议支持长数据字段 (最多达64 个字节)。 改进型 CAN 数据链路层协议不支持 CAN 远程帧。

2. 网络层

3. 传输层

4. 会话层

5. 表示层

6. 应用层

三、各种标准的应用

CAN 数据链路层是不同标准化高层协议的基础。在上个世纪九十年代中期，针对商业车辆柴油发动机动力系统应用，引入了 SAE J1939 系列。而用于工厂自动化的DeviceNet (IEC 62026-3) 以及用于嵌入式控制系统的CANopen (EN 50325-4) 也在此时制定出来。其它标准化高层协议还有用于车辆诊断的 ISO 传输层 (ISO 15765-2)和统一诊断服务 (ISO 15765-3)，用于农林机械的 ISO11783 系列 (也被称为 Isobus) 以及用于卡车与拖车通信的ISO 11992 系列。用于船载导航设备的 NMEA 2000 应用层已被标准化为国际标准 IEC 61162-3。

CAN 网络的应用范围十分广泛。各种运输系统 (汽车、卡车、机车、轮船和飞机) 中的车载网络是其中最主要的一个应用领域。其它应用包括工业设备控制、工厂自动化、医疗设备、实验室自动化、升降机和门控制、发电与配电以及许多其它嵌入式控制系统。CAN 物理层使用不同的电压，具有很强的抗扰性，而CAN数据链路层协议具有可靠的通信能力，汉明距离达到6 ( 改进型 CAN 数据帧同样如此)。也就是说，可检测五个随机分布的位错误以及一个 15 位长的突发性错误。高层协议和子协议支持最高为现货即插即用层级设备的互操作性。

待续...

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