1986年2月,RobertBosch公司在SAE(汽车工程协会)会议介绍了一种新型的串行总线——CAN那是控制器局域网CAN出生的时刻。如今,欧洲几乎每辆新客车都配备了CAN局域网。同样,CAN也用于其他类型的交通工具,从火车到轮船或工业控制。CAN它已成为世界上最重要的总线之一——甚至领导串行总线。在1999年,接近6千万个CAN控制器投入应用;2万年,市场销售额超过1亿个CAN器件。 在1980年初,Bosch公司工程师开始论证客车系统串行总线的可行性。由于没有现成的网络方案能完全满足汽车工程师的要求,所以在1983年年初,UweKiencke开始研究新的串行总线。新总线的主要方向是增加新功能,减少电气连接线,使其用于产品,而不是驱动 动技术。来自Mercedes-Benz工程师较早制定了总线的状态说明,Intel也准备成为半导体生产的主要制造商。当时聘请的顾问之一来自德国Braunschweig-Wolfenbüttel的AppliedScience大学教授WolfhardLawrenz博士给出了新网络方案的名称。来自Karlsruhe大学的教授HorstWettstein博士还提供理论支持。 1986年2月,CAN诞生了。在底特律汽车工程协会会议上,由Bosch新总线系统被称为汽车串行控制器局域网。UweKiencke、SiegfriedDais和MartinLitschel本多主网络方案分别介绍。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。主控制器不需要设置在总线上。此外,CAN父亲-上述教授和Bosch公司的WolfgangBorst、WolfgangBotzenhard、OttoKarl、HelmutSchelling、JanUnruh已经实现了在CAN错误检测机制。错误检测还包括自动断开故障节点功能,以确保剩余节点之间的通信能够继续进行。错误检测还包括自动断开故障节点功能,以确保剩余节点之间的通信能够继续进行。传输的报纸不是基于报纸发送器/接收器 节点地址识别(几乎所有其他总线都是如此),但根据报纸的内容进行识别。同时,用于识别报纸的标识符也规定了系统中报纸的优先级。 1987年制定了这种创新的通信方案的大部分文本内容年中期,Intel提前计划2第一个交付了个月CAN控制器:82526,这是CAN该方案首次通过硬件实现。仅仅四年,假设就成了现实。仅仅四年,假设就成了现实。不久之后,Philips82半导体推出C200。这两个是第一个CAN在验收滤波和报文控制方面,控制器有很多不同。一方面,由Intel主推的FullCAN比由Philips主推的BasicCAN占用较少的CPU另一方面,载荷,FullCAN设备所能接收的报文数量相对有限,BasicCAN控制器仅需较少的硅晶体。今天的CAN在控制器中,孙子一代在同一模块中的验收滤波器和报纸控制仍然相当不同BasicCAN和FullCAN两大阵营。
在1990早些时候,BoschCAN规范(CAN2.0版本)提交给国际标准化组织。经过几次行政讨论,应一些主要法国汽车制造商的要求,增加了VehicleAreaNetwork(VAN)内容,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物理层的波特率。同时,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扩展以附录的形式解释了29位CAN标识符。 但可悲的是,所有出版物都出版了CAN规范包括错误或不完整。因此,为了避免不兼容CAN应用,Bosch公司一直在验证CAN芯片是否基于Bosch的CAN参考模型工件。此外,在过去的几年里Lawrenz在德国教授的领导下Braunschweig/Wolfenbüttel的AppliedScience大学进行CAN基于国际标准测试规范的一致性测试ISO16845。 目前,已修订CAN标准化正在标准化中。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)ISO11783(农业和森林机械)都是美国标准J1939基础定义CAN应用子协议,但不完整。
尽管最初的研究CAN起点是应用于客车系统,但是CAN第一个市场应用来自其他领域。尤其是在北欧,CAN它已经被广泛应用。电梯制造商在荷兰Kone使用CAN总线。瑞士工程办公室Kvaser已建议将CAN应用于一些纺织机械厂(LindauerDornier和Sulzer),并提供机器通信协议。在这个领域,在Lars-BernoFredriksson的领导下,公司建立了“CAN纺织机械用户集团。到19891990年,他们研究了通信原理早期帮助建立早期帮助CANKingdom”开发环境。尽管CANKingdom不是基础OSI参考模型的应用层,但它被认为是基础CAN高层协议原型。 在荷兰,Philips决定使用医疗系统CAN构成X光机的内部网络成为光机的内部网络CAN工业用户。主要由TomSuters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AppliedScience大学教授KonradEtschberger医生也持同样的观点。他管理SteinbeisTransferCenterforProcessAutomation(Stzp)公司(现更名为IXXATAutomation公司),并开发了类似的方案。 无论如何,第一个高层协议正在形成。CAN先驱使用单片电路、通信功能、网络管理和应用代码组合在同一软件中。即使有些用户有更多的标准模块可供使用,他们也必须保存所有的解决方案着缺陷。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。
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 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)。
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。
1983:Start of the Bosch internal project to develop an in-vehicle network 1986:Official introduction of CAN protocol 1987:First CAN controller chips from Intel and Philips Semiconductors 1991:Bosch’s CAN specification 2.0 published 1991:CAN Kingdom CAN-based higher-layer protocol introduced by Kvaser 1992:CAN in Automation international users and manufacturers group established 1992:CAN Application Layer (CAL) protocol published by CiA 1992:First cars from Mercedes-Benz used CAN network 1993:ISO 11898 standard published 1994:1st international CAN Conference (iCC) organized by CiA 1994:DeviceNet protocol introduction by Allen-Bradley 1995:ISO 11898 amendment (extended frame format) published 1995:CANopen protocol published by CiA 2000:Development of the time-triggered communication protocol for CAN (TTCAN)
2012-08-18
注:源自原百度博客“至美心"