can总线通信有哪些行业应用及设计方案？

CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。最初，CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置ECU之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中，均嵌入CAN控制装置。

一个由CAN总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制。CAN可提供高达1Mbit/s的数据传输速率，这使实时控制变得非常容易。另外，硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力。

CAN总线技术详解，CAN总线在各个领域的应用一览

CAN总线技术原理

CAN总线使用串行数据传输方式，可以1Mb/s的速率在40m的双绞线上运行，也可以使用光缆连接，而且在这种总线上总线协议支持多主控制器。CAN与I2C总线的许多细节很类似，但也有一些明显的区别。

当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时，它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说，无论数据是否是发给自己的，都对其进行接收。

每组报文开头的11位字符为标识符，定义了报文的优先级，这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的，不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时，这种配置十分重要。

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当一个站要向其它站发送数据时，该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片，并处于准备状态;当它收到总线分配时，转为发送报文状态。

CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出，这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测，判断这些报文是否是发给自己的，以确定是否接收它。

由于CAN总线是一种面向内容的编址方案，因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。

当所提供的新站是纯数据接收设备时，数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化，即总线上控制器需要测量数据时，可由网上获得，而无须每个控制器都有自己独立的传感器。

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CAN支持四类信息帧类型

1、数据帧

CAN协议有两种数据帧类型标准2.0A和标准2.0B。两者本质的不同在于ID的长度不同。在2.0A类型中，ID的长度为l l位;在2.0B类型中ID为29位。一个信息震中包括7个主要的域：帧起始域——标志数据帧的开始，由一个显性位组成。

仲裁域——内容由标示符和远程传输请求位(RTR)组成，RTR用以表明此信息帧是数据帧还是不包含任何数据的远地请求帧。当2.0A的数据帧和2.0B的数据帧必须在同一条总线上传输时，首先判断其优先权，如果ID相同，则非扩展数据帧的优先权高于扩展数据帧。

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控制域——r0、r1是保留位，作为扩展位，DLC表示一帧中数据字节的数目。数据域——包含0～8字节的数据。

校验域——检验位错用的循环冗余校验域，共15位。应答域——包括应答位和应答分隔符。正确接收到有效报文的接收站在应答期间将总线值为显性电平。帧结束——由七位隐性电平组成。

2、远程帧

远程帧接受数据的节点可通过发远程帧请求源节点发送数据。它由6个域组成：帧起始、仲裁域、控制域、校验域、应答域、帧结束。

3、错误指示帧

错误指示帧由错误标志和错误分界两个域组成。接收节点发现总线上的报文有误时，将自动发出“活动错误标志”其他节点检测到活动错误标志后发送“错误认可标志”。

4、超载帧

超载帧由超载标志和超载分隔符组成。超载帧只能在一个帧结束后开始。当接收方接收下一帧之前，需要过多的时间处理当前的数据，或在帧问空隙域检测到显性电平时，则导致发送超载帧。

随着我国综合国力的提高，农业经济也得到了迅速发展，现代化农业已经在逐渐实现机械化。近年来，电子信息技术的发展推动了农业机械技术的智能化发展，这也意味着机械设备上的控制单元正在不断增加，而将CAN总线技术应用于农业机械，可以极大程度便利控制单元的集成组装和维护。

ISOBUS 11783标准

技术平台和农业机械之间缺乏兼容性是一个长期困扰智慧农业从业者的问题，这也是提升生产效率面对的巨大难题。虽然技术的专有解决方案很多，但是组件之间无法交互，导致农业机械实现各项功能变得困难重重。为了解决这个问题，国际标准化组织(ISO)制定了通信协议ISOBUS标准(ISO11783)，将其作为机具、拖拉机和计算机之间电子通信的通用协议。

ISOBUS标准(ISO11783)应用于农用机械领域，如拖拉机、联合收割机、播种机、灌溉设备等。ISOBUS基于标准的CAN总线技术，并以CAN高层协议SAE J1939协议为基础，将不同设备之间的通信协议统一到一个标准接口上，从而实现了不同设备之间的互相通信。兼容ISOBUS的机具可以直接连接到农业机械的控制网络，因此可以由驾驶室内的单个控制终端控制。它能够帮助集成多个机载系统，如GPS和精准农业数据。

CAN总线在农业机械中的应用

精准农业

精准农业又称为精确农业或精细农作，是近年出现的专门用于大田作物种植的综合集成的高科技农业应用系统。精准农业是以信息技术为支撑，根据空间变异，定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作与管理的系统，是信息技术与农业生产全面结合的一种新型农业。CAN总线技术的应用能够实现农具各项数据的收集、传输、整合、分析，例如车速、作业面积、经度、纬度、发动机数据等，从而便捷农业项目的后续研究以及改进。

农业维修与保养

农机农具在农业生产或收割时节使用频率较高，而且进行作业的环境恶劣，其他时候使用很少，零部件可能会出现磨损或功能下降影响正常使用，所以定时进行农业机械的维修与保养至关重要。CAN总线使用户能够监测、捕获农业机械各个部件的运行状态和故障信息，从而及时发现问题并进行维修，提高处理效率及安全性。

满足当前和未来的农业机械需求

1983年，CAN总线协议由德国Bosch公司设计推出。1985年，Kvaser就开始专注于CAN技术的研发，深耕行业领域40年，至今已经累计推出100多款CAN产品，凭借可靠、便捷且耐久的品质，Kvaser产品深受全球工程师的喜爱。先进可靠的CAN硬件能够帮助技术人员优化应用技术，助力农业机械现代化发展。

光纤CAN总线通信技术在以下领域有广泛的应用：

(1)汽车行业：光纤CAN总线通信技术被广泛应用于汽车领域，用于车辆内部各个子系统之间的高速数据通信。它可以提供更高的数据传输速率和更长的通信距离，提高车辆的性能和安全性。

(2)工业自动化：光纤CAN总线通信技术在工业自动化领域中得到广泛应用。它可以用于连接各种工业设备和传感器，实现高速、可靠的数据通信，支持实时控制和监测。

(3)航空航天：航空航天领域对数据传输的要求非常高，因此光纤CAN总线通信技术在航空航天系统中得到广泛应用。它可以在飞行器内部和外部传输大量的数据，支持飞行控制、导航、通信和监测等任务。

(4)铁路交通：光纤CAN总线通信技术在铁路交通系统中用于车辆间的通信和信号传输。它可以提供高带宽、抗干扰和可靠性能，支持列车控制、信号系统和安全监测等应用。

(5)船舶和海洋工程：在船舶和海洋工程领域，光纤CAN总线通信技术可以用于船舶内部各个系统之间的数据传输，如船舶控制、导航、通信和监测系统。