A. can 網路是什麼意思
什麼是CAN ?
CAN，全稱為「Controller Area Network」，即控制器區域網，是國際上應用最廣泛的現場匯流排之一。最初，CAN被設計作為汽車環境中的微控制器通訊，在車載各電子控制裝置ECU之間交換信息，形成汽車電子控制網路。比如：發動機管理系統、變速箱控制器、儀表裝備、電子主幹系統中，均嵌入CAN控制裝置。
一個由CAN 匯流排構成的單一網路中，理論上可以掛接無數個節點。實際應用中，節點數目受網路硬體的電氣特性所限制。例如，當使用Philips P82C250作為CAN收發器時，同一網路中允許掛接110個節點。CAN 可提供高達1Mbit/s的數據傳輸速率，這使實時控制變得非常容易。另外，硬體的錯誤檢定特性也增強了CAN的抗電磁干擾能力。
CAN 是怎樣發展起來的？
CAN最初出現在80年代末的汽車工業中，由德國Bosch公司最先提出。當時，由於消費者對於汽車功能的要求越來越多，而這些功能的實現大多是基於電子操作的，這就使得電子裝置之間的通訊越來越復雜，同時意味著需要更多的連接信號線。提出CAN匯流排的最初動機就是為了解決現代汽車中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號線。於是，他們設計了一個單一的網路匯流排，所有的外圍器件可以被掛接在該匯流排上。1993年，CAN 已成為國際標准ISO11898(高速應用)和ISO11519（低速應用）。
CAN是一種多主方式的串列通訊匯流排，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產生的任何錯誤。當信號傳輸距離達到10Km時，CAN 仍可提供高達50Kbit/s的數據傳輸速率。
由於CAN匯流排具有很高的實時性能，因此，CAN已經在汽車工業、航空工業、工業控制、安全防護等領域中得到了廣泛應用。
CAN 是怎樣工作的？
CAN通訊協議主要描述設備之間的信息傳遞方式。CAN層的定義與開放系統互連模型（OSI）一致。每一層與另一設備上相同的那一層通訊。實際的通訊發生在每一設備上相鄰的兩層，而設備只通過模型物理層的物理介質互連。CAN的規范定義了模型的最下面兩層：數據鏈路層和物理層。下表中展示了OSI開放式互連模型的各層。應用層協議可以由CAN用戶定義成適合特別工業領域的任何方案。已在工業控制和製造業領域得到廣泛應用的標準是DeviceNet，這是為PLC和智能感測器設計的。在汽車工業，許多製造商都應用他們自己的標准。
表1 OSI開放系統互連模型
7
應用層
最高層。用戶、軟體、網路終端等之間用來進行信息交換。如：DeviceNet
6
表示層
將兩個應用不同數據格式的系統信息轉化為能共同理解的格式
5
會話層
依靠低層的通信功能來進行數據的有效傳遞。
4
傳輸層
兩通訊節點之間數據傳輸控制。操作如：數據重發，數據錯誤修復
3
網路層
規定了網路連接的建立、維持和拆除的協議。如：路由和定址
2
數據鏈路層
規定了在介質上傳輸的數據位的排列和組織。如：數據校驗和幀結構
1
物理層
規定通訊介質的物理特性。如：電氣特性和信號交換的解釋
CAN能夠使用多種物理介質，例如雙絞線、光纖等。最常用的就是雙絞線。信號使用差分電壓傳送，兩條信號線被稱為「CAN_H」和「CAN_L」，靜態時均是2.5V左右，此時狀態表示為邏輯「1」，也可以叫做「隱性」。用CAN_H比CAN_L高表示邏輯「0」，稱為「顯形」，此時，通常電壓值為：CAN_H = 3.5V 和CAN_L = 1.5V 。
CAN 有哪些特性？
CAN具有十分優越的特點，使人們樂於選擇。這些特性包括：
1，低成本
2，極高的匯流排利用率
3， 很遠的數據傳輸距離(長達10Km)
4， 高速的數據傳輸速率（高達1Mbit/s）
5，可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文
6， 可靠的錯誤處理和檢錯機制
7，發送的信息遭到破壞後，可自動重發
8，節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出匯流排的功能
9， 報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優先順序信息
B. 網路類型PAN、LAN、WLAN、CAN、MAN、WAN簡單介紹
1. PAN（個人區域網路）：覆蓋范圍最小的網路類型，通常在10米以內，用於連接個人設備，如智能手機、平板電腦和無線耳機等。
2. LAN（區域網）：指在一個較小的地理區域內，如學校、辦公室或家庭網路中，通過網路設備互連的計算機和設備的集合。
3. WLAN（無線區域網）：與LAN類似，但使用無線信號傳輸數據，廣泛應用於家庭、辦公室和公共熱點區域。
4. CAN（校園區域網路）：專為教育機構設計，覆蓋校園內的多個建築物，提供高速網路連接和資源共享。
5. MAN（城域網）：覆蓋一個城市或城市區域的網路，通常由多個LAN和WAN組成，提供高速互聯網接入和數據傳輸服務。
6. SAN（存儲區域網路）：專門用於存儲設備和伺服器之間的高速數據傳輸，常用於大型數據中心和企業級應用。
7. WAN（廣域網）：跨越廣泛地理區域的網路，連接不同城市、國家和甚至大陸的網路，通常由多個MAN、LAN和WAN組成，互聯網就是一個全球性的WAN。
C. 什麼是CAN
CAN匯流排，即控制器區域網絡，是現場匯流排技術的典型代表，被譽為自動化領域的計算機區域網。它在分布式控制系統中扮演著重要角色，為實現各節點間的實時、可靠數據通信提供了強大支持。與基於RS-485的分布式控制系統相比，基於CAN匯流排的系統在以下幾個方面展現出明顯優勢：
首先，CAN匯流排具有更優秀的抗干擾能力。CAN匯流排在設計上採用了差分信號傳輸方式，相比RS-485的單端信號，具有更強的抗電磁干擾能力，確保了數據傳輸的穩定性和可靠性。在工業環境中，這種抗干擾能力尤其重要，能夠有效減少因環境因素導致的數據通信故障。
其次，CAN匯流排具有更高的通信效率。它採用了非破壞性仲裁機制，即在發送數據時，並不需要等待所有節點的響應，而是立即進行數據傳輸。這種機制使得CAN匯流排在數據傳輸過程中更加靈活高效，能夠滿足自動化系統中實時控制的高要求。
再者，CAN匯流排具有更低的成本和更高的靈活性。CAN匯流排的硬體設計相對簡單，易於集成到各種設備中，降低了系統的整體成本。同時，CAN匯流排支持多個通信節點，可以根據實際需求靈活擴展網路規模，適應不同大小的系統構建需求。
最後，CAN匯流排具有更豐富的應用支持。隨著CANopen、DeviceNet、FD Can等應用層協議的不斷豐富和完善，基於CAN匯流排的系統能夠與更多設備進行交互，實現更復雜的功能。這種開放性和兼容性使得基於CAN匯流排的系統在工業自動化、汽車電子、醫療設備等多個領域得到廣泛應用。
綜上所述，基於CAN匯流排的分布式控制系統以其獨特的技術優勢，在自動化領域展現出卓越的性能和廣闊的應用前景。隨著技術的不斷進步和應用的深化，CAN匯流排有望在更多領域發揮重要作用，推動自動化技術的進一步發展。