CAN总线，全称为控制器局域网络，它专为满足工业过程控制设备和监控设备之间的通信需求而设计。这种总线式串行通讯网络不仅支持高速数据传输，还具备高抗电磁干扰性和错误检测功能。它被广泛应用于汽车电子控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械以及船舶运输等多个领域。
### 主要特性
- **低成本**：CAN总线使用的硬件和软件成本相对较低，使得它成为经济高效的选择。 - **远距离传输**：在适当条件下，CAN总线可以支持长达10公里的数据传输。 - **高速数据传输速率**：在短距离内，CAN总线能够实现高达1mbps的数据传输速率。 - **选择性接收**：通过报文ID，节点可以选择接收或屏蔽特定的报文。 - **可靠的错误处理**：CAN总线具有强大的错误检测和处理机制，确保数据的准确性和完整性。 - **自动重发机制**：当发送的信息在传输过程中被破坏时，CAN总线会自动重发信息。 - **节点自我保护**：在错误严重的情况下，节点可以自动退出总线，避免影响整个网络的运行。
### 嵌入式系统的CAN接口电路
在嵌入式系统中，CAN接口电路设计是关键部分。以嵌入式微处理器S3C44BOX为例，其CAN接口电路图中，ARM和SJA1000通过总线方式连接。由于ARM的信号电平为3.3伏，而CAN总线控制器的电平为5伏，因此需要使用电平转换芯片QS34X245来实现信号电平的转换。
QS34X245不仅具备电平转换功能，还是一种总线开关和隔离器件。它提供了32位高速CMOS兼容的总线开关，可以根据输出使能端的不同状态，控制总线A和总线B的连接或隔离。此外，为了兼容ARM非复用总线和SJA1000的复用总线，需要通过逻辑产生地址锁存信号ALE。这个信号通常由芯片GAL22V10产生。
在写入SJA1000寄存器时，首先向总线的一个地址写入数据作为地址，此时读写信号无效，ALE信号变化以产生锁存信号；接着写入另一个地址，此时读写信号有效，作为数据。这一系列逻辑完全由GAL产生。
为了确保CAN总线的稳定运行，还需要在两线之间加入一个120欧姆的电阻。
### 结语
随着自动化和电子技术的不断发展，CAN总线作为一种高效、可靠的通信网络，其应用范围将继续扩大。对于嵌入式系统开发者而言，深入理解CAN总线的原理和接口电路设计，将有助于开发出更加稳定和高效的系统。
CAN总线概述
CAN总线即控制器局域网络，是现场总线之一，由德国Bosch公司为汽车的监测、控制系统而设计的总线式串行通讯网络，适合于工业过程控制设备和监控设备之间的互联。是一种多主方式的串行通讯总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误。主要应用于汽车电控制系统、电梯控制系统、安全监控系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等方面。CAN具有下下列主要特性：①低成本；②远距离传输（长达lOKm）；③高速的数据传输速率；④可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文；⑤可靠的错误处理和检错机制；⑥发送的信息遭到破坏后，可自动重发；⑦节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能。
嵌入式系统的CAN接口电路
图2是嵌入式微处理器S3C44BOX的CAN接口电路图。如图所示，ARM和SJA1000以总线方式连接，由于ARM信号为3.3伏，而CAN总线控制器电平为5伏，所以所有信号之间均需要电平转换，本例中使用了QS34X245作为电平转换芯片。 QS34X245为80引脚的双例直插芯片，它既有电平转换功能（5V变到3.3V），又是一个总线开关和隔离器件。QS34X245内提供一组32位高速CMOS兼容的总线开关，当输出使能端OEn（n为1～4）为低电平时，开关通，连能总线A和总线B；当输出使能端OEn为高电平时，则开关断开，总线 A和总线B隔离。OE1控制总线A和总线B的低8位（即A7～A0和B7～B0），OE2控制A15～A8和B15～B8，OE3控制A23～A16和 B23～B16，OE4控制A31～A24和B31～B24。由于ARM总线非复用，而SJA1000总线复用，所以必须通过逻辑产生地址锁存信号 ALE，在本例中该信号由芯片GAL22V10产生。SJA1000的片选、读写信号均采用arm总线信号，ALE信号由读写信号和地址信号通过GAL产生。在写SJA1000寄存器时，首先往总线的一个地址写数据，作为地址，读写信号无效，ALE变化产生锁存信号；然后写另外一个地址，读写信号有效，作为数据。上述逻辑完全通过GAL产生。此外，CAN总线需要在两线问加一个120欧电阻。
