CAN总线发展史

1986 年 2 月，Robert Bosch 公司在 SAE（轿车工程协会）大会上介绍了一种新式的串行总线——CAN操控器局域网,那是 CAN 诞生的时刻。今日，在欧洲简直每一辆新客车均安装有 CAN 局域网。相同，CAN也用于其他类型的交通工具，从火车到轮船或许用于工业操控。CAN 现已成为全球规模内最重要的总线之一 —— 乃至领导着串行总线。在 1999 年，挨近 6 千万个 CAN 操控器投入运用；2000 年，商场出售超越1 亿个 CAN 器材。

在 1980 年的早些时候，Bosch 公司的工程师就开端证明其时的串行总线用于客车体系的可行性。由于没有一种现成的网络计划能够彻底满意轿车工程师们的要求，所以，在 1983 年头，Uwe Kiencke 开端研讨一种新的串行总线。新总线的首要方向是添加新功用、削减电气衔接线 ，使其能够用于产品，而非用于驱动技能。来自 Mercedes-Benz 的工程师较早拟定了总线的状况阐明，而 Intel 也预备作为半导体出产的首要厂商。其时延聘的参谋之一是来自于德国 Braunschweig-Wolfenbüttel 的 Applied Science 大学教授 WolfhardLawrenz 博士 给出了新网络计划的姓名“Controller Area Network”,简称 CAN。来自 Karlsruhe 大学的教授Horst Wettstein 博士也供给了理论支撑。

1986 年 2 月，CAN 诞生了。在底特律的轿车工程协会大会上，由 Bosch 公司研讨的新总线体系被称为“轿车串行操控器局域网” 。Uwe Kiencke、 Siegfried Dais 和 Martin Litschel 别离介绍了这种多主网络计划。此计划依据非破坏性的裁定机制，能够保证高优先级报文的无推迟传输。并且，不需求在总线上设置主操控器。此外，CAN 之父——上述几位教授和 Bosch 公司的 Wolfgang Borst、Wolfgang Botzenhard、Otto Karl、Helmut Schelling、Jan Unruh 现已完结了数种在 CAN 中的过错检测机制。该过错检测也包括主动断开毛病节点功用，以保证能持续进行剩下节点之间的通讯。传输的报文并非依据报文发送器/接纳器的节点地址辨认（简直其它的总线都是如此），而是依据报文的内容辨认。一起，用于辨认报文的标识符也规则了该报文在体系中的优先级。

当关于这种改造的通讯计划的大部分文字内容拟定之后，于 1987 年中期，Intel 提早计划 2 个月交付了首枚 CAN 操控器：82526，这是 CAN 计划初次经过硬件完结。只是用了四年的时刻，想象就变成了实际。不久之后，Philips 半导体推出了 82C200。这两枚最早的 CAN 操控器在检验滤波和报文操控方面有许多不同。一方面，由Intel主推的FullCAN比由Philips主推的BasicCAN占用较少的CPU载荷；另一方面， FullCAN器材所能接纳的报文数目相对受到限制，BasicCAN 操控器仅需较少的硅晶体。今日的 CAN 操控器中，“孙子”辈们在同一模块中的检验滤波和报文操控方面仍有适当的不同，制造出 BasicCAN 和 FullCAN 两大阵营。

标准化与一致性

在 1990 年早些时候，Bosch CAN 标准（CAN 2.0 版）被提交给世界标准化安排。在数次行政评论之后，应一些首要的法国轿车厂商要求，添加了“Vehicle Area Network（VAN）”内容，并于 1993 年 11 月出书了CAN 的世界标准 ISO11898。除了 CAN 协议外，它也规则了最高至 1Mbps 波特率时的物理层。一起，在世界标准 ISO11519-2 中也规则了 CAN 数据传输中的容错办法。1995 年，世界标准 ISO11898 进行了扩展，以附录的方式阐明晰 29 位 CAN 标识符。 但令人悲伤的是，一切出书的 CAN 标准均包括过错或许不完好。因而，为防止出现不兼容的 CAN 运用，Bosch 公司一直在进行验证 CAN芯片是否依据Bosch 的 CAN参阅模型的工件。此外，几年来在Lawrenz教授领导下，坐落德国 Braunschweig/Wolfenbüttel 的 Applied Science 大学进行 CAN 的一致性测验，测验形式依据世界标准测验标准 ISO16845。

其时，修订的 CAN 标准正在标准化中。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”。世界标准 ISO11992（货车和拖车接口）和 ISO11783（农业和森林机械）都在美国标准 J1939 的基础上界说了依据 CAN 运用的子协议，可是它们并不完好。
CAN 先行者的开展

虽然最初研讨 CAN 的起点是运用于客车体系，但 CAN 的第一个商场运用却来自于其他范畴。特别是在北欧，CAN 早已得到十分遍及的运用。在荷兰，电梯厂商 Kone 运用 CAN 总线。瑞士工程办公室 Kvaser已主张将 CAN 运用至一些纺织机械厂（Lindauer Dornier 和 Sulzer），并由他们供给机器的通讯协议。这一范畴中，在 Lars-Berno Fredriksson 的领导下，公司树立了“CAN 纺织机械用户集团”。 到 1989 年，他们已研讨出通讯原理，并于 1990 年前期帮忙树立“CAN Kingdom”开发环境。虽然 CAN Kingdom 并不是一种依据 OSI 参阅模型的运用层，但它被认为是依据 CAN 的高层协议的原型。在荷兰，Philips 医疗体系决议运用 CAN 构成 X 光机的内部网络，成为 CAN 的工业用户。首要由 TomSuters 宣布的“Philips 报文标准——PMS”提出了 CAN 网络的第一个运用层。来自德国 Weingarten 的 AppliedScience 大学教授 Konrad Etschberger 博士也持相同的观念。他办理 Steinbeis Transfer Center for ProcessAutomation （Stzp）公司（现在更名为 IXXAT Automation 公司），并开宣布一个相似的计划。不论怎么，第一个高层协议正在构成。大多数 CAN 的先行者运用单片电路的办法，通讯功用、网络办理、运用代码组合在同一个软件之中。即便一些用户有较多的标准模块可供运用，但面临一切的解决计划，他们也必定存在着缺点。有必要持续稳定地开展 CAN 的高层协议——即便在今日，依然有部分用户轻视这个问题。织梦好，好织梦
在 1990 年的早些时候，开端谋划树立一个用户安排，然后将不同的解决计划标准化。在 1992 年头的几个月里，其时 VMEbus 杂志的主管（出书社：Franzis） Holger Zeltwanger 将用户和厂商会集在一起，评论树立一个促进 CAN 技能开展的中立渠道，一起也针对串行总线商场进行剖析。1992 年 5 月，CiA“CANin Automation”用户集团正式树立。仅在几个星期后，CiA 即宣布了第一份技能杂志，那是关于物理层的。CiA 引荐仅运用遵从 ISO11898 的 CAN 收发器。到现在为止，在其时的 CAN 网络中运用十分遍及但并不兼容的 RS-485 收发器已根本消失，虽然它也是厂商供给的。CiA 的第一批使命之一是规则 CAN 的运用层。依据 Philips 医疗体系（PMS）和 Stzp 所供给的内容，依托其他 CiA 会员的帮忙，CAL——“CAN 运用层”也称为“绿皮书”诞生了。在拟定 CAN 运用标准时，CiA 的一个首要使命是进行 CAN 专家和其他 CAN 学习者之间的信息沟通。因而，从 1994 年起，CiA 每年举行一次世界 CAN 会议（iCC）。

别的一个理论的办法是借鉴于 LAV，一个农业的交通工具协会。在 1980 年晚些时候开端，一个依据CAN 的农业交通工具总线体系（LBS）被拟定出。但在作业终究完结前，世界标准化委员会决议改向支撑

US 解决计划——J1939。这也是一个依据 CAN 的运用子协议，由 SAE 的 Truck and Bus 协会拟定。J1939是一个非模块化的计划，简略易学，但灵活性很差。

从理论到实践

当然，出产 CAN 模块集成器材的 15 家半导体厂商首要聚集于轿车工业。从 1990 年中期起，Infineon公司和 Motorola 公司已向欧洲的客车厂商供给了很多的 CAN 操控器。作为下一波，从 1990 年后期起，远东的半导体厂商也开端供给 CAN 操控器。1994 年，NEC 推出了传说中的 CAN 芯片 72005，可是，这一步太早了——其时，这个器材并不能投入运用。从 1992 年起，Mercedes-Benz（奔跑） 开端在他们的高档客车中运用 CAN 技能。第一步运用电子操控器经过 CAN 对发动机进行办理；第二步运用操控器接纳人们的操作信号。这就运用了 2 个物理上独立的CAN 总线体系，它们经过网关衔接。其他的客车厂商也纷繁赶来斯图加特学习，在他们的客车上也运用 2套 CAN 总线体系。现在，继 Volvo、 Saab、Volkswagen 、BMW 之后，Renault 和 Fiat 也开端在他们的轿车上运用 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 微型开关公司开端了一个合资项目，内容是依据 CAN 的通讯与操控。可是，不久之后，项目组的重要成员脱离合资项目停止。但 Allen-Bradley 公司和 Honeywell 公司各自持续从事这项作业。这导致产生了两个高层协议：“ DeviceNet” 和“Smart Distributed System （SDS）”，并且这 2 个协议在较低层的通讯层上十分相似。在 1994 年早些时候，Allen-Bradley 将 DeviceNet 标准移交给专职推行 DeviceNet 的安排“Open DeviceNetVendor Association（ODVA）”。而 Honeywell 则抛弃了在 SDS 方面的尽力，使得 SDS 更象 Honeywell 公司的内部解决计划。 DeviceNet 特别为工厂主动操控而定制，因而，使其成为相似 Profibus-DP 和 Interbus协议的有力竞争者。假使仅从即插即用的功用考虑，DeviceNet 现已成为美国特定运用范畴中的领导者。

在欧洲，一些公司在测验运用 CAL。虽然 CAL 在理论上正确，并在工业上能够投入运用，但每个用户都有必要规划一个新的子协议，由于 CAL 是一个真实的运用层。CAL 能够被看作一个运用 CAN 计划的必要

理论过程，但在这一范畴它不会被推行。从 1993 年起，在 Esprit project ASPIC 规模内，由 Bosch 领导的欧洲协会研讨出一个原型，由此开展成为 CANopen。它是一个依据 CAL 的子协议，用于产品部件的内部网络操控。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。在项目完结之后，CANopen 标准移交给 CiA 安排，由其进行保护与开展。在 1995 年，CiA 宣布了完好版的 CANopen 通讯子协议；只是用了 5 年的时刻，它已成为全欧洲最重要的嵌入式网络标准。 CANopen 不只界说了运用层和通讯子协议，也为可编程体系、不同器材、接口、运用子协议界说了页状况，这也便是工业范畴（比方：打印机、海事运用、医疗体系）决议运用 CANopen 的一个重要原因。 DeviceNet 和 CANopen,是两个定坐落不同商场的标准运用层协议（EN 50325）。DeviceNet 适合于工厂主动化操控； CANopen 适合于一切机械的嵌入式网络。这又造就了两个不同的运用规模，因而，有必要界说运用层的标准前史（能够将一些特定的很多嵌入式体系扫除在外）。
CAN 远景展望

虽然 CAN 协议现已有 15 年的前史，但它仍处在改善之中。从 2000 年开端，一个由数家公司组成的 ISO使命安排界说了一种时刻触发 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、学术研讨专家将此协议界说为“时刻触发通讯的 CAN（TTCAN）”，计划在将来标准化为 ISO11898-4。这个 CAN 的扩展已在硅片上完结，不只可完结闭环操控下支撑报文的时刻触发传输，并且能够完结 CAN 的 x-by-wire 运用。由于 CAN 协议并未改动，所以，在同一个的物理层上，既能够完结传输时刻触发的报文，也能够完结传输事情触发的报文。TTCAN 将为 CAN 延伸 5-10 年的生命期。现在，CAN 在全球商场上依然处于起始点，当得到注重时，谁也无法意料 CAN 总线体系鄙人一个 10－15 年内的开展趋势。这儿需求着重一个实际：近几年内，美国和远东的轿车厂商将会在他们所出产轿车的串行部件上运用 CAN。别的，很多潜在的新运用（例如：文娱）正在出现——不只可用于客车，也可用于家庭消费。一起，结合高层协议运用的特别保安体系对 CAN 的需求也正在稳健增加。德国专业委员会 BIA 和德国安全标准威望 TÜV 现已对一些依据 CAN 的保安体系进行了认证。CANopen-Safety 是第一个取得 BIA 答应的 CAN 解决计划，DeviceNet-Safety 也会立刻跟进。全球分级协会的领导者之一，Germanischer Lloyd 正在预备提议将 CANopen 固件运用于海事运送。在其他业务中，标准界说能够经过主动切换将 CANopen 网络转换为冗余总线体系。

CAN 前史事情一览表

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)织梦内容办理体系