摘要 介紹了CAN總線的發(fā)展歷史，并對(duì)CAN總線的特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了敘述，最后給出了CAN總線在高速列車(chē)上的應(yīng)用實(shí)例。 關(guān)鍵詞 CAN總線控制器 局域網(wǎng)絡(luò) 工業(yè)控制系統(tǒng) 高速列車(chē) 1 引言 CAN（Controller Area Network）即控制器局域網(wǎng)絡(luò)，是一種全數(shù)字化、多主和雙向的現(xiàn)場(chǎng)總線。CAN總線是BOSCH公司為現(xiàn)代汽車(chē)應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門(mén)?？刂破骶植烤W(wǎng)將在我國(guó)迅速普及推廣。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)及集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中最具活力的一個(gè)分支，并取得了巨大進(jìn)步。由于對(duì)系統(tǒng)可靠性和靈活性的高要求，工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展主要表現(xiàn)為：控制面向多元化，系統(tǒng)面向分散化—負(fù)載分散、功能分散、危險(xiǎn)分散和地域分散。分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來(lái)的。分散式工業(yè)控制系統(tǒng)是以微型機(jī)為核心，將5C技術(shù)一一COMPUTER（計(jì)算機(jī)技術(shù)）、CON—TROL（自動(dòng)控制技術(shù)）、COMMUNICATION（通信技術(shù)）、CRT（顯示技術(shù)）和CHANGE（轉(zhuǎn)換技術(shù)）緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它在適應(yīng)范圍、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性。 典型的分散式控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、接口與計(jì)算設(shè)備以及通信設(shè)備組成。現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）能同時(shí)滿(mǎn)足過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需要，因而現(xiàn)場(chǎng)總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)場(chǎng)總線的研究與應(yīng)用已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域的熱點(diǎn)。盡管目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的研究尚未能提出一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場(chǎng)總線的高性能價(jià)格比將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。同時(shí)，正由于現(xiàn)場(chǎng)總線的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也使得現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用得以不拘一格地發(fā)揮，并將為現(xiàn)場(chǎng)總線的完善提供更加豐富的依據(jù)?？刂破骶植烤W(wǎng)CAN正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。 由于CAN為愈來(lái)愈多不同領(lǐng)域采用和推廣，導(dǎo)致要求各種應(yīng)用領(lǐng)域通信報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)化。為此，1991年9月PHILIPS SEMICON—DUCTORS制訂并發(fā)布了CAN技術(shù)規(guī)范（VERSION 2．0）。該技術(shù)規(guī)范包括A和B兩部分。2．0A給出了曾在CAN技術(shù)規(guī)范版本1．2中定義的CAN報(bào)文格式，而2．0B給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式。此后，1993年11月ISO正式頒布了道路交通運(yùn)載工具——數(shù)字信息交換一一高速通信控制器局部網(wǎng)（CAN）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898），為控制器局部網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化推廣鋪平了道路。 2 CAN總線特點(diǎn) CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車(chē)中眾多的控制與測(cè)試儀器之問(wèn)的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá)lMbps。CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。 CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)碼可由ll位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義2ll或229個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié)，可滿(mǎn)足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的一般要求。同時(shí)，8個(gè)字節(jié)不會(huì)占用總線時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用 CRC （CRC——Cyclic RedundancyCheck）檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來(lái)越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 另外，CAN總線采用了多主競(jìng)爭(zhēng)式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。CAN總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性?xún)r(jià)比高，特別適用于分布式測(cè)控系統(tǒng)之間的數(shù)通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC ATXT兼容機(jī)上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。 3 CAN總線技術(shù) 3．1 位仲裁 要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求快速地進(jìn)行總線分配。實(shí)時(shí)處理通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個(gè)快速變化的物理量，如汽車(chē)引擎負(fù)載，將比類(lèi)似汽車(chē)引擎溫度這樣相對(duì)變化較慢的物理量更頻繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時(shí)。 CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在ll位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)。這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過(guò)位仲裁解決。例如，當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí)，站l的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0111111；站2的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0100110；站3的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0100111。所有標(biāo)識(shí)符都有相同的兩位0l，直到第3位進(jìn)行比較時(shí)，站l的報(bào)文被丟掉，因?yàn)樗牡?位為高，而其它兩個(gè)站的報(bào)文第3位為低。站2和站3報(bào)文的4、5、6位相同，直到第7位時(shí)，站3的報(bào)文才被丟失。注意，總線中的信號(hào)持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的報(bào)文。在此例中，站2的報(bào)文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個(gè)站的報(bào)文被傳送以前，報(bào)文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的接收站，并且不會(huì)在總線再次空閑前發(fā)送報(bào)文。 CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偩€讀取的優(yōu)先級(jí)已被按順序放在每個(gè)報(bào)文中了，這可以保證在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中較低的個(gè)體隱伏時(shí)問(wèn)。 對(duì)于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀?。ㄔS可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實(shí)現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法。 3．2 CAN與其它通信方案的比較 在實(shí)踐中，有兩種重要的總線分配方法：按時(shí)間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否申請(qǐng)總線，都對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)按最大期間分配。由此，總線可被分配給每個(gè)站并且是唯一的站，而不論其是立即進(jìn)行總線存取或在一特定時(shí)間進(jìn)行總線存取，這將保證在總線存取時(shí)有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個(gè)站，總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配（如：Ethemet CSMA／CD）。因此，當(dāng)多個(gè)站同時(shí)請(qǐng)求總線存取時(shí)，總線將終止所有站的請(qǐng)求，這時(shí)將不會(huì)有任何一個(gè)站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個(gè)總線存取是必要的。 CAN實(shí)現(xiàn)總線分配的方法，可保證當(dāng)不同的站申請(qǐng)總線存取時(shí)，明確地進(jìn)行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題。不同于Eth—emet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時(shí)總線不被占用。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下，以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請(qǐng)求都按重要性順序來(lái)處理。在CSMA／CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中，如Ethemet，系統(tǒng)往往由于過(guò)載而崩潰，而這種情況在CAN中不會(huì)發(fā)生。 3．3 CAN的報(bào)文格式 在總線中傳送的報(bào)文，每個(gè)數(shù)據(jù)幀（DataFrame）由7個(gè)不同的位場(chǎng)：幀起始SOF—Start of Frame、仲裁場(chǎng)—Arbitration Field、控制場(chǎng)—Control Field、數(shù)據(jù)場(chǎng)—Data Field、循環(huán)冗余碼校驗(yàn)場(chǎng)CRC—Cyclic Redundan—cy Check、應(yīng)答場(chǎng)（ACK— ACKnowledge—ment）、幀結(jié)束—End of Frame組成。CAN協(xié)議支持2種不同的報(bào)文格式，其唯一的不同是標(biāo)識(shí)符（ID——IDentifier）長(zhǎng)度不同：標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。 在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報(bào)文的起始位稱(chēng)為幀起始SOF，它標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，僅由一個(gè)顯性位組成，只在總線空閑時(shí)才允許站點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送信號(hào)，所有的站必須同步于首先開(kāi)始發(fā)送報(bào)文的站的幀起始前沿。然后是由1l位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位（RTR——Remote Transmission Request）組成的仲裁場(chǎng)。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請(qǐng)求幀，在請(qǐng)求幀中沒(méi)有數(shù)據(jù)字節(jié)。 控制場(chǎng)包括標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位（IDE——IDen—tifier Extension），指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式。它由6位組成，前面2位為兩個(gè)保留位，為將來(lái)擴(kuò)展使用；最后4位用來(lái)指明數(shù)據(jù)場(chǎng)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度（DLC——Data Length Code）。數(shù)據(jù)場(chǎng)范圍為0—8個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)包括8位。循環(huán)冗余碼校驗(yàn)場(chǎng)包括CRC序列（CRCSequence），后隨CRC界定符（CRC dehmiter）。應(yīng)答場(chǎng)為2位，包括應(yīng)答間隙和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平（邏輯1），這時(shí)正確接收?qǐng)?bào)文的接收站發(fā)送主控電平（邏輯0）覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)站能正確接收到報(bào)文。 報(bào)文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報(bào)文間有一很短的間隔位，如果這時(shí)沒(méi)有站進(jìn)行總線存取，總線將處于空閑狀態(tài)。 3．4 數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè) 不同于其它總線，CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實(shí)上，它可以將發(fā)生的任何錯(cuò)誤用信號(hào)發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯(cuò)誤的方法，其中前三種為基于報(bào)文內(nèi)容檢查。 3．4．1 循環(huán)冗余檢查（CRC） 在一幀報(bào)文中加人冗余檢查位可保證報(bào)文正確。接收站通過(guò)CRC可判斷報(bào)文是否有錯(cuò)。 3．4．2 幀檢查 這種方法通過(guò)位場(chǎng)檢查幀的格式和大小來(lái)確定報(bào)文的正確性，用于檢查格式上的錯(cuò)誤。 3．4．3 應(yīng)答錯(cuò)誤 如前所述，被接收到的幀由接收站通過(guò)明確的應(yīng)答來(lái)確認(rèn)。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答，那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯(cuò)誤，也就是說(shuō)，ACK場(chǎng)已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文無(wú)站接收。CAN協(xié)議也可通過(guò)位檢查的方法探測(cè)錯(cuò)誤。 3．4．4 總線檢測(cè) 有時(shí)，CAN中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)自己發(fā)出的信號(hào)。因此，發(fā)送報(bào)文的站可以觀測(cè)總線電平并探測(cè)發(fā)送位和接收位的差異。 3．4．5 位填充 一幀報(bào)文中的每一位都由不歸零碼表示，可保證位編碼的最大效率。然而，如果在一幀報(bào)文中有太多相同電平的位，就有可能失去同步。為保證同步，同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個(gè)連續(xù)相等位后，發(fā)送站自動(dòng)插人一個(gè)與之互補(bǔ)的補(bǔ)碼位；接收時(shí)，這個(gè)填充位被自動(dòng)丟掉。 例如，五個(gè)連續(xù)的低電平位后，CAN自動(dòng)插人一個(gè)高電平位。CAN通過(guò)這種編碼規(guī)則檢查錯(cuò)誤，如果在一幀報(bào)文中有6個(gè)相同位，CAN就知道發(fā)生了錯(cuò)誤。 如果至少有一個(gè)站通過(guò)以上方法探測(cè)到一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤，它將發(fā)送出錯(cuò)標(biāo)志終止當(dāng)前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯(cuò)誤的報(bào)文，并保證網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文的一致性。當(dāng)大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后，發(fā)送站會(huì)自動(dòng)地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則，在探測(cè)到錯(cuò)誤后23個(gè)位周期內(nèi)重新開(kāi)始發(fā)送。在特殊場(chǎng)合，系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間為31個(gè)位周期。但這種方法存在一個(gè)問(wèn)題，即一個(gè)發(fā)生錯(cuò)誤的站將導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)被終止，其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此，如果不采取自監(jiān)測(cè)措施，總線系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)。為此，CAN協(xié)議提供一種將偶然錯(cuò)誤從永久錯(cuò)誤和局部站失敗中區(qū)別出來(lái)的方法。這種方法可以通過(guò)對(duì)出錯(cuò)站統(tǒng)計(jì)評(píng)估來(lái)確定一個(gè)站本身的錯(cuò)誤并進(jìn)人一種不會(huì)對(duì)其它站產(chǎn)生不良影響的運(yùn)行方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，即站可以通過(guò)關(guān)閉自己來(lái)阻止正常數(shù)據(jù)因被錯(cuò)誤地當(dāng)成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。 3．5 CAN可靠性 3．5．1 安全性 為防止CAN總線在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯(cuò)誤而造成不必要的后果，要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋?，或者殘留下?lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤足夠低的話(huà)，這一目標(biāo)不難實(shí)現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看，可靠性可以理解為，對(duì)傳輸過(guò)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的識(shí)別能力。 殘余數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的概率可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的統(tǒng)計(jì)測(cè)量獲得。它描述了傳送數(shù)據(jù)被破壞和這種破壞不能被探測(cè)出來(lái)的概率。殘余數(shù)據(jù)錯(cuò)誤概率必須非常小，使其在系統(tǒng)整個(gè)壽命周期內(nèi)，按平均統(tǒng)計(jì)時(shí)幾乎檢測(cè)不到。計(jì)算殘余錯(cuò)誤概率要求能夠?qū)?shù)據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行分類(lèi)，并且數(shù)據(jù)傳輸路徑可由一模型描述。如果要確定CAN的殘余錯(cuò)誤概率，可將殘留錯(cuò)誤的概率作為具有8O～9O位的報(bào)文傳送時(shí)位錯(cuò)誤概率的函數(shù)，并假定這個(gè)系統(tǒng)中有5～10個(gè)站，并且錯(cuò)誤率為1／1000，那么最大位錯(cuò)誤概率為1O～13數(shù)量級(jí)。例如，CAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率最大為1Mbps，如果數(shù)據(jù)傳輸能力僅使用50％ ，那么對(duì)于一個(gè)工作壽命4000小時(shí)、平均報(bào)文長(zhǎng)度為8O位的系統(tǒng)，所傳送的數(shù)據(jù)總量為9×1010。在系統(tǒng)運(yùn)行壽命期內(nèi)，不可檢測(cè)的傳輸錯(cuò)誤的統(tǒng)計(jì)平均小于1O～2數(shù)量級(jí)。換句話(huà)說(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)按每年365天，每天工作8小時(shí)，每秒錯(cuò)誤率為0．7計(jì)算，那么按統(tǒng)計(jì)平均，每1000年才會(huì)發(fā)生一個(gè)不可檢測(cè)的錯(cuò)誤。 3．5．2 正確、完整性 CAN總線一開(kāi)始是為汽車(chē)工業(yè)而設(shè)計(jì)的，如果要使這一市場(chǎng)能夠接受它，一個(gè)能高效處理出錯(cuò)情況的通訊協(xié)議是至關(guān)重要的。在發(fā)布了2．0B版的CAN總線技術(shù)規(guī)范后，其最大的通訊速率已經(jīng)比1．2版提高了8倍，達(dá)lM位／秒，在這種速率下，即便是對(duì)時(shí)間要求非常關(guān)鍵的參數(shù)也可以通過(guò)CAN總線傳輸而不必?fù)?dān)心其時(shí)延。另外，CAN總線協(xié)議有一套完整的差錯(cuò)定義，能夠自動(dòng)地檢測(cè)出這些錯(cuò)誤信息，由此保證了被傳信息的正確必性和完整性。 CAN總線上的個(gè)節(jié)點(diǎn)具有檢測(cè)多種通訊差錯(cuò)信息的能力并采取相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施：錯(cuò)誤可通過(guò)”CRC出錯(cuò)”檢測(cè)到；普通接收錯(cuò)誤可通過(guò)”應(yīng)答出錯(cuò)”檢測(cè)到；CAN報(bào)文格式錯(cuò)誤可通過(guò)”格式出錯(cuò)”檢測(cè)到；CAN總線信號(hào)錯(cuò)誤可通過(guò)”位出錯(cuò)”檢測(cè)到；同步和定時(shí)錯(cuò)誤可通過(guò)”阻塞出錯(cuò)”檢測(cè)到。每個(gè)CAN總線上的節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)出錯(cuò)計(jì)數(shù)器用以記錄各種錯(cuò)誤發(fā)生的次數(shù)。取決于出錯(cuò)的嚴(yán)重性，通過(guò)這些計(jì)數(shù)器就可以確認(rèn)這些節(jié)點(diǎn)是否應(yīng)工作到降級(jí)模式；總線上的節(jié)點(diǎn)可以從正常工作模式（正常收發(fā)數(shù)據(jù)和出錯(cuò)信息）降級(jí)到消極工作模式（只有在總線空閑時(shí)才能取得控制權(quán)），或者到關(guān)斷模式（和總線隔離）。CAN總線上各節(jié)點(diǎn)還有能力監(jiān)測(cè)是短期的干擾還是永久性的故障，并采取相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，這種匹配電阻特性被叫做”故障界定隔離”。采取了這種故障界定隔離措施后，故障節(jié)點(diǎn)將會(huì)被及時(shí)關(guān)斷，不會(huì)永久占用總線。這一點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵信息能在總線上暢通無(wú)阻地傳送是非常重要的。 4 CAN總線在高速列車(chē)上的應(yīng)用 某型高速列車(chē)上診斷系統(tǒng)將CAN作為各個(gè)電子控制器聯(lián)網(wǎng)的手段，為了提高系統(tǒng)的可靠性，每節(jié)車(chē)輛共有4條CAN總線，左右側(cè)各兩條，每條CAN總線的最大長(zhǎng)度為80m，CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸速率最小為125kb／s。車(chē)輛上要診斷的部件分為4組，分別接在4條不同的CAN總線段上，避免因?yàn)镃AN總線故障而影響所有的部件診斷功能。 在車(chē)載診斷系統(tǒng)中，車(chē)輛上各個(gè)設(shè)備通過(guò)CAN總線連接起來(lái)。各個(gè)車(chē)輛上有一個(gè)車(chē)輛診斷計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)上有4個(gè)CAN總線I／O接口卡，分別與這4條CAN總線相連。各車(chē)輛的功能部件通過(guò)部件內(nèi)的信號(hào)采集裝置采集部件中的狀態(tài)信號(hào)，并將這些信號(hào)通過(guò)雙絞屏蔽CAN總線傳輸給所在車(chē)輛的車(chē)輛診斷計(jì)算機(jī)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。 [align=center] 圖1 車(chē)載診斷系統(tǒng)CAN總線示意圖[/align] 參考文獻(xiàn) [1]馮軍．一種新型總線系統(tǒng)CAN [2]鄔寬明．CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京航空航天大學(xué)出版社，1996 [3]饒運(yùn)濤，皺繼軍，鄭勇蕓．現(xiàn)場(chǎng)總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)．北京航空航天大學(xué)出版社，2003。