，不要错过精彩的内容
来源 |安富莱电子
编排 |labelerHuang
我和你分享了很多关于我以前和你分享的关于CAN的文章：
今年CAN总线35周年，与大家分享CAN总线的历史。
1986年2月，Robert Bosch GmbH汽车工程师协会（SAE）会议推出了控制器局域网（CAN）串行总线系统。这是历史上最成功的网络协议之一。如今，欧洲几乎所有的汽车至少都配备了一辆CAN网络。CAN也用于其他类型的车辆，从火车到轮船，以及工业控制，CAN它是主要的总线协议之一，甚至是世界领先的串行总线系统。
嵌入式专栏
1
20世纪80年代初，博世的工程师正在评估现有的串行总线系统，以讨论其在汽车中的可能用途。由于没有可用的网络协议来满足汽车工程师的要求，Uwe Kiencke新的串行总线系统于1983年开发。
新的总线协议主要是增加新的功能 --- 不是减少线束CAN发展背后的驱动力。梅赛德斯-奔驰的工程师很早就参与了新的串行总线系统的标准化阶段，英特尔作为潜在的主要半导体供应商也参与了进来。来自德国Braunschweig-Wolfenbüttel应用科学大学(现为Ostfalia University of Applied Science）的Wolfhard Lawrenz教授被聘为顾问，他将新的网络协议命名为Controller Area Network(控制器区域网络)。卡尔斯鲁厄大学Horst Wettstein教授还提供学术帮助。
1986年2月，CAN诞生了：在底特律的SAE在会议上，新的总线系统被称为Automotive Serial Controller Area Network(汽车串行控制器局域网)。Uwe Kiencke，Siegfried Dais和Martin Litschel介绍了多主网络协议。它基于非破坏性仲裁机制，允许总线在没有任何延迟的情况下访问最高优先帧。没有中央控制器。此外，CAN父亲(以上人员和博世员工)Wolfgang Borst，Wolfgang Botzenhard，Otto Karl，Helmut Schelling和Jan Unruh）几种错误的检测机制已经实现。故障总线节点自动断开，以保持其它节点之间的通信。传输的帧不是由帧发送器或帧接收器的节点地址(几乎所有其他总线系统)识别的，而是由其内容识别的。表示帧有效载荷的标识符也具有网络段指定帧的优先级。
随后，英特尔交付了许多关于创新通信协议的演讲和出版物，直到1987年中期（比计划提前两个月）CAN82526控制器芯片。这是CAN实现协议的第一个硬件。短短四年，一个想法就成了现实。不久之后，飞利浦半导体推出了82C200。CAN控制器的两位最早的祖先在过滤和帧处理方面有很大的不同。一方面，选择飞利浦BasicCAN与实施相比，英特尔青睐FullCAN概念要求所连接的微控制器的CPU负载更少。另一方面，FullCAN可接收帧数限制设备。BasicCAN还需要更少的硅。在当今的CAN在控制器中，混合了过滤和帧处理的概念。这使BasicCAN和FullCAN误导性术语过时了。
嵌入式专栏
2
博世CAN规范（2.国际标准化已于1990年代初提交。经过几次政治纠纷，特别是涉及法国一些主要汽车制造商开发的车载区域网络（VAN，Vehicle Area Network），ISO 11898标准于1993年11月发布。除了CAN除了协议，它还标准化了物理层，高达1 Mbit / s。同时，ISO 11519-2对通过CAN标准化了低功耗和容错数据传输。由于该标准存在缺陷，从未实施。在1995年，ISO 11898标准通过附录扩展，描述使用29位CAN扩展帧格式的标识符。
不幸的是，已发布的一切都是不幸的CAN标准化和标准化包括错误或不完整。避免不兼容CAN实施方案，Bosch确保所有CAN芯片均符合Bosch CAN参考模型。此外，由Wolfhard Lawrenz德国教授领导Braunschweig-Wolfenbüttel应用科学大学已经进行了几年CAN一致性测试。基于使用的测试模式ISO 一致性测试计划标准系列16845。今天，许多测试机构可以提供CAN一致性测试服务。
修订后的CAN标准化已经标准化。ISO 11898-1描述了“ CAN数据链路层，ISO 11898-2标准化非容错 CAN物理层，而ISO 11898-3指定容错CAN物理层”。ISO 11992系列(卡车和拖车接口)ISO 基于11783(农林机械)系列指定SAE J应用程序配置文件1939网络方法。由于物理规范不同，它们不兼容。
嵌入式专栏
3
尽管CAN最初用于汽车开发，但最初的应用来自不同的市场领域。尤其是在北欧，CAN早期很流行。电梯制造商在芬兰Kone 使用了CAN总线。瑞典工程办公室Kvaser向一些纺织机械制造商转向一些纺织机械制造商（Lindauer Dornier和Sulzer）以及供应商的建议CAN作为机器内部的通信协议。在Lars-Berno Fredriksson在领导下，这些公司成立了 CAN纺织品用户小组”。到1989年，他们制定了沟通原则，有助于在1990年代初塑造发展环境 CAN Kingdom”。尽管相对于OSI参考模型，CAN Kingdom不是应用程序层。
在荷兰，飞利浦医疗系统决定CAN用于X射线机内部联网，从而加入工业CAN用户。主要由Tom Suters开发的“ Philips消息规范”（PMS）代表了CAN网络的第一个应用层。来自德国Weingarten应用科学大学Konrad Etschberger在他负责的情况下，教授也有同样的想法Steinbeis过程自动化转移中心（STZP）他开发了类似的协议。
虽然第一个标准化的高层协议开始出现，但大多数都是CAN开拓者仍然采用整体方法。通信功能、网络管理和应用程序代码是一种软件。即使一些用户想要模块化，他们仍然有独家解决方案的缺点。加强和维护CAN高层协议的必要努力被低估了 ---部分今天还是正确的。
是时候在1990年代初成立用户组来推广了CAN协议并促进其在许多应用中的应用。1992年1月，当时《 VMEbus》杂志编辑(出版商:Franzis）的Holger Zeltwanger吸引用户和制造商建立中立的平台CAN串行总线系统的技术增强和营销。两个月后， CAN in Automation”（CiA）正式成立了国际用户和制造商团队。在早期，CAN通信已经出版。
仅仅几周后发布的第一技术出版物涉及物理层：CiA建议只使用一致性ISO 11898的CAN收发器。现在，制造商专用EIA-485收发器在CAN网络很常见，当时并不总是兼容，应该已经完全消失了。
CiA规范的首要任务之一是规范CAN应用层。利用飞利浦医疗系统公司和STZP提供现有材料，并在CiA在其他成员的帮助下，开发了 CAN应用程序层（CAL），又称绿皮书。在使用CAN制定规范时，CiA组织的主要任务之一是组织CAN专家和那些希望CAN专家之间的信息交换变得越来越多。因此，自1994年以来，国际已经举行CAN会议（iCC）。
LAV(德国农业车辆协会)追求另一种学术方法。自20世纪80年代末以来，它已经发展起来CAN农用车辆总线系统（LBS）。但在工作成功完成之前，国际委员会决定支持美国的解决方案J1939（ISO 11783）。该应用程序配置文件也文件CAN，由SAE卡车和公共汽车协会委员会的定义。J1939是一种非模块化方法，很容易使用，但也很不灵活。
还开发了卡车CAN标准化。卡车和拖车之间的网络标准化ISO基于11992。J从2006年开始，必须在欧洲使用1939年。汽车的趋势是方向OSEK-COM和OSEK-NM，通信协议和网络管理取得进展。两者都提交了国际标准化。到目前为止，汽车制造商一直在使用专有的件解决方案。
嵌入式专栏
4
当然，将CAN内核实现到其微控制器中的半导体供应商主要集中在汽车行业。自1990年代中期以来，英飞凌科技公司（以前为西门子半导体公司）和摩托罗拉公司（外包为飞思卡尔，后来被NXP收购）已经向欧洲汽车制造商及其供应商运送了大量CAN控制器。自1990年代末以来，远东半导体供应商也开始提供CAN控制器。NEC在1994年推出了他们传奇的CAN芯片72005，但为时过早-该组件在商业上并不成功。
自1991年以来，奔驰一直在其汽车中使用CAN。第一步，通过CAN连接负责发动机管理的电子控制单元。1995年，宝马在其7系汽车中使用了带有五个ECU（电子控制单元）的树/星拓扑CAN网络。第二步，跟随人体电子设备所需的控制单元。实现了两个物理上分离的CAN网络，通常通过网关连接。其他汽车制造商也沿用了奔驰的方式，通常在乘用车中实现两个CAN网络。如今，他们都在自己的车辆中实现了多个CAN网络。
在1990年代初期，美国机械工程公司Cincinnati Milacron的工程师与Allen-Bradley和Honeywell Microswitch共同成立了一家合资公司，以基于CAN的控制和通信项目。但是，不久之后，重要的项目成员换了工作，合资企业瓦解了。但是Allen-Bradley和Honeywell分别继续工作。这导致了至少在较低的通信层中非常相似的两个高层协议“ DeviceNet”和“智能分布式系统”（SDS）。1994年初，Allen-Bradley将DeviceNet规范移交给了“开放DeviceNet供应商协会”（ODVA），这促进了DeviceNet的普及。Honeywell未能在SDS上采取类似的方式，这使SDS看起来更像是Honeywell微动的内部解决方案。DeviceNet是专为工厂自动化而开发的，因此，它本身就是Profibus-DP和Interbus等协议的直接对手。提供现成的即插即用功能，DeviceNet已成为美国这个特定细分市场中领先的总线系统。
在欧洲，几家公司尝试使用CAL。尽管CAL方法在学术上是正确的，并且可以在工业应用中使用它，但是每个用户都需要设计一个新的配置文件，因为CAL是真正的应用程序层。CAL可以看作是独立于应用程序的CAN解决方案必不可少的学术步骤，但它从未在该领域获得广泛认可。
自1993年以来，在Esprit项目ASPIC的范围内，由博世领导的欧洲财团一直在开发CANopen的原型。它是用于生产单元内部网络的CAL配置文件。在学术方面，来自德国罗伊特林根应用科学大学的Gerhard Gruhler教授和来自英国纽卡斯尔大学的Mohammed Farsi博士参加了有史以来最成功的Esprit活动之一。项目完成后，CANopen规范移交给了CiA，以进行进一步的开发和维护。1995年，发布了经过完全修订的CANopen通信配置文件，并在短短五年内成为欧洲最重要的标准化嵌入式网络。
第一个CANopen网络用于内部机器通信，尤其是驱动器。CANopen提供了很高的灵活性和可配置性。高层协议已用于多个非常不同的应用领域（工业自动化，航海电子，军用车辆等），同时其国际标准为EN 50325-4（2003）。CANopen尤其在欧洲使用。意大利的注塑机，德国的木锯和机器，英国的卷烟机，法国的起重机，奥地利的搬运机以及瑞士的钟表制造机只是工业自动化和机械制造中的几个例子。在美国，推荐将CANopen用于叉车并将其用于信件分拣机中。
CANopen不仅定义了应用程序层和通信配置文件，而且还定义了可编程系统以及不同设备，接口和应用程序配置文件的框架。这是整个行业（例如印刷机，海事应用，医疗系统）决定在1990年代后期使用CANopen的重要原因。
借助DeviceNet和CANopen，可以使用两个标准化的（IEC 62026-3或EN 50325-4 / 5）应用层，以满足不同的工业自动化市场的需求。DeviceNet针对工厂自动化进行了优化，而CANopen特别适合于各种机器控制中的嵌入式网络。这使得专有的应用程序层已过时。定义特定于应用程序的应用程序层的必要性已成为历史（也许，对于某些专用的大容量嵌入式系统而言除外）。
嵌入式专栏
5
在2000年初，一个由数家公司组成的ISO特别工作组为CAN帧的时间触发传输定义了一个协议。Bernd Mueller博士，Thomas Fuehrer博士和其他博世员工，以及半导体行业和学术研究专家共同定义了协议“ CAN上的时间触发通信”（TTCAN，Time-triggered communication on CAN）。
这种CAN扩展可以实现时间等量的帧传输和通过CAN的闭环控制的实现，而且还可以在x-by-wire的应用中使用CAN。由于CAN协议未更改，因此可以通过同一物理总线系统传输时间触发帧和事件触发帧。但是，汽车行业尚未采用TTCAN。而且，工业用户很少使用时间触发的协议扩展。他们改用CANopen中指定的同步传输功能，可以说是一种软时间触发方法。
嵌入式专栏
6
在90年代后期，发明了几种基于CAN的专有安全协议。幸存下来的是德国Pilz生产的Safetybus p。在1999年，CiA开始开发CANopen-Safety协议，该协议已获得德国TüV的批准。经过标准化机构的大量参与之后，此CANopen扩展（CiA 304）在EN 50325-5（2009）中进行了国际标准化。
DeviceNet使用CIP安全协议扩展。全球领先的船级社之一的德国劳埃德船级社（Germanischer Lloyd）已批准了适用于海事应用的CANopen框架（CiA 307）。除其他外，该框架规定了从默认的CANopen网络到冗余总线系统的自动切换。如今，这些功能已在CiA 302系列其他CANopen应用层功能中得到了概括和指定。
嵌入式专栏
7
2011年初，通用汽车和博世开始着手开发一些有关提高吞吐量的CAN协议。当将越来越多的软件包下载到电子控制单元（ECU）时，汽车行业尤其受苦。高性能通信系统必须缩短这项耗时的任务。通过引入第二个比特率来提高CAN传输速度的想法并不新鲜。自2000年初以来，已有几位学者发表了研究方法。但是，没有一个研究者能够说服汽车制造商。博世与其他CAN专家合作，预先开发了，该规范于2012年在德国哈姆巴赫城堡举行的第13届国际CAN会议上正式推出。
在ISO的标准化过程中，发现了所提出的错误检测机制中的一些学术缺陷。这需要对CAN FD协议进行审查，并引入其他防护措施（例如，填充位计数器）。这就是为什么存在非ISO CAN FD协议的原因，该协议与ISO 11898-1中标准化的ISO CAN FD协议不兼容。
戴姆勒公司的Mark Schreiner博士为设计CAN FD网络提供了很多提示和知识。他的许多想法都包含在CAN FD节点的CiA 601系列以及系统设计建议和规范中。
嵌入式专栏
8
随着CAN FD协议的引入，CAN技术的寿命得以延长。汽车行业已经开始为下一代车载网络采用CAN FD协议。可以预期，所有未来的应用程序都将使用CAN FD协议。不管它们是否需要更高的带宽都没关系。您仍然可以将CAN FD与单个位定时设置一起使用。有效负载长度无论如何都可以在0到64字节之间配置。对于那些需要更多带宽并需要混合拓扑的用户，CiA已开发了所谓的SIC（信号改善电路）收发器规范（CiA 601-4）。最初的想法来自日本Tier-1供应商Denso。CiA还开发了基于CAN FD下层的CANopen FD协议。特别是对于工业运动控制应用，非常适合更高的传输速率和更长的有效载荷（最大64字节）。CiA还参与了使用SAE J1939系列中指定的现有参数组的商用车，基于CAN FD的应用层的开发。
嵌入式专栏
9
2018年底，CiA开始开发。它是应大众汽车的要求启动的。Carsten Schanze和Alexander Mueller提供了许多最初的想法。
2020年由于疫情，取消了国际CAN会议的执行，今年的国际CAN会议改为线上举行，主题是CAN XL。CAN XL速度提升至10Mbps。
同时保持CAN协议的优势以及与CAN和CAN FD的兼容性。下面是CAN FD和CAN XL的混合网络：
（1）CiA CAN XL规范于2018年12月开始，目标是在2019年底之前拥有OSI第2层规范（称为CAN XL协议），第二步，将开始进行ISO标准化。
（2）经典CAN是1Mbps，CAN FD最高2Mbps，CAN FD-SiC是5-8Mbps，CAN XL是10Mbps。
本文素材来源网络，版权归原作者所有。如涉及作品版权问题，请与我联系删除。
------------ ------------
回复“”按规则加入技术交流群，回复“”查看更多内容。
点击“”查看更多分享。