在分布式实时控制系统的世界里,CAN协议以其高效和可靠性著称,堪称这些领域的通信基石。自1986年由德国博世公司推出以来,CAN协议便致力于解决汽车电子系统中复杂的线束和电磁干扰问题,并逐渐扩展到工业自动化、医疗设备以及航空航天等多个领域。
CAN协议的多主架构允许任何节点主动发送数据,无需依赖中心控制器,这大大提升了系统的灵活性和响应速度。同时,其差分信号传输方式通过CAN_H和CAN_L双绞线,增强了抗干扰能力,确保数据在复杂环境中稳定传输。CAN协议的非破坏性仲裁机制,通过ID优先级解决总线冲突,确保高优先级数据能够优先发送,进一步提升了系统的实时性。
在汽车电子领域,CAN协议广泛应用于ECU(发动机控制单元)、ABS、仪表盘以及车载网络等,成为汽车电子系统的“神经中枢”。同时,在工业控制领域,PLC通信、机器人控制以及传感器网络等也广泛采用CAN协议,提升了工业生产的自动化水平。在医疗设备和航空航天领域,CAN协议同样发挥着重要作用,为医疗监护、手术设备内部通信以及机载设备通信等提供了可靠的通信保障。
然而,随着CAN设备使用的日益广泛,传统CAN协议的1Mbps总线最大带宽在某些场景下已无法满足需求。为了应对这一挑战,2015年CAN FD应运而生。CAN FD,即具有灵活数据速率的CAN,是CAN协议的升级版,主要突破了双速率模式、数据段长度以及CRC校验等限制。
在双速率模式下,CAN FD在传输数据时仲裁段最高可达1Mbps,而数据段与仲裁段可使用不同的数据率,典型值可达5Mbps,最高甚至可达8Mbps。这大大提升了数据传输的速度和效率。同时,CAN FD的数据段长度也从传统CAN的最多8字节提升至最多64字节,进一步满足了大数据量传输的需求。CAN FD的CRC校验部分也进行了升级,从15位提升至17或21位+固定填充位,提高了数据传输的可靠性。
在帧结构方面,CAN FD也进行了相应的升级。通过引入FDF位、BRS位、ESI位以及RRS位等控制位,CAN FD实现了对帧类型的标识、数据段速率的切换、节点错误状态的显示以及远程请求替换等功能,进一步提升了系统的灵活性和可靠性。
值得注意的是,CAN FD不仅具备更快的数据传输能力和更可靠的校验,还能向下兼容CAN协议,从而轻松接入普通的CAN网络。这一特性使得CAN FD在升级现有系统时无需大规模改动,大大降低了升级成本和时间。
随着CAN FD的推出和应用,越来越多的领域开始采用这一先进的通信协议。在汽车电子领域,CAN FD正逐步替代传统CAN协议,成为新一代车载网络的核心技术。同时,在工业控制、医疗设备和航空航天等领域,CAN FD也展现出强大的应用潜力,为这些领域的通信升级提供了有力支持。
为了满足不同领域对通信协议转换的需求,亿佰特自主研发了高性能CAN协议转换器/转换模块ECAN系列。这一系列产品可以实现CAN与串口RS232/RS485、TTL、USB、光纤、Wi-Fi等不同协议数据之间的双向转换,具有体积小巧、方便安装等特点。同时,ECAN系列支持标准CAN2.0协议,在CAN-BUS类产品开发、数据分析应用中具有极高的性价比,成为工程应用、项目调试及产品开发的可靠助手。