趣解系列第五集:趣解CAN协议

2025-07-01 11:49:03 钡铼技术

你以为工业通信协议就只有 Modbus 的一问一答、MQTT 的一人一线?那你可能忽略了一个隐藏“老炮”:

CAN 协议,全称 Controller Area Network

它不像别人那样“等你来问”,它是谁有话就说,谁话多谁先说,工业现场的“公交车调度大师”!

工业物联网关


 CAN 是什么?

CAN 协议最早是德国博世为汽车设计的通信协议。没想到这位“汽车出身”的选手,在工业圈子混得风生水起:

PLC 控制、工业机器人、储能高压箱、AGV 自动小车、风电、光伏……

只要是多节点、对实时性要求高、环境干扰大的地方,都能看到它大显身手!


它是怎么通信的?

CAN 的通信模式很像公交系统:

  • 所有设备挂在 两根线 上(没错,就两根线,A和B)

  • 谁要发消息就“广播”出去

  • 所有设备都“听得见”,但只有“对号入座”的那个会认真“听”

更绝的是,它不需要“主站”发号施令,每个节点都有发言权。不过别担心会打架,因为:谁的 ID 优先级高,谁先说话!(ID 越小,等级越高)

这叫仲裁机制,CAN 协议天生自带,不抢不吵,稳!


为什么工业场景喜欢它?

抗干扰强:电力、噪声多的环境依然稳如老狗。

实时性好:微秒级响应,不怕掉链子

多节点支持:一个 CAN 总线可挂上百个节点

错误自动恢复:自带CRC校验、错误重发、自动下线机制

布线简单:两根线,省钱省事省心!

一句话:稳、快、省、能打!


CAN2.0A vs CAN2.0B,你选哪个?

协议版本
帧ID位数
节点数量
常用领域
CAN2.0A
11位标准帧
少,适用于小系统
早期汽车控制器
CAN2.0B
29位扩展帧
多,适合复杂系统
工业、储能、机器人等

目前大部分设备都兼容A/B双版本,新项目直接上B更灵活!


应用案例举几个:

  •  工业机器人:多轴协调,全靠 CAN 实时联动

  •  储能系统:高压箱状态采集、BMS 通信都靠它

  •  汽车控制:ABS、防撞雷达、车窗电机,统统用 CAN

  •  楼宇自动化:电梯、空调等分布式系统也爱用


CAN跟CANopen 和 J1939之间的区别

很多人听说过 CAN,但一提到 CANopen 和 J1939 就迷糊了:这三兄弟到底啥关系?谁更适合我的项目?

别急,我们来串个亲戚谱


CAN:大家的老祖宗

CAN 是最底层的通讯协议,只定义了怎么发送数据怎么检测错误谁先发谁后发就像“马路+交通规则”,但不管你运的是快递还是乘客,也不管你是货车还是跑车。


CANopen:工控界的“项目经理”

CANopen 是建立在 CAN 基础上的高级协议,专注工控设备的应用层标准化。它不仅定义了数据结构,还管“谁跟谁说话”、“说什么话”、“怎么组网”。

典型应用:

  • 机器人关节控制

  • 伺服驱动器、编码器

  • 医疗设备、楼宇自动化等

关键词:灵活、自定义、可扩展


J1939:重型机械的“老司机”

J1939 同样基于 CAN,不过它是专为卡车、大巴、工程机械、农机设备等“重型选手”打造的标准。

它的特点是——设备类型少、消息固定、稳定性超强。每个 PGN(参数组号)代表一个固定功能,比如转速、电压、油温。

典型应用:

  • 发动机控制

  • 车载诊断(OBD)

  • 自动变速系统

关键词:稳定、标准化、耐造


 谁更适合你的项目?

场景
推荐协议
理由
工业自动化、机器人
CANopen
设备多样,功能自定义强
车载系统、工程机械
J1939
车辆系统标准化成熟
自定义通信或协议开发
原生 CAN
灵活自由,开发自定

所以,CAN 就像一个通用的“USB口”,你要接鼠标还是U盘,就看你选的是 CANopen 还是 J1939。


 CAN 和 RS-485,到底谁更强?

CAN 和 RS-485 都是工业现场的“老将”,但各有特点,咱们来一波快速对比:

特性
CAN
RS-485
物理层特点
差分信号,抗干扰能力强
差分信号,抗干扰好
通讯模式
多主机总线,支持消息优先级仲裁
半双工,多主机需主设备轮询
传输速率
高达 1 Mbps,传输效率高
一般最高 115 kbps,速度较低
数据帧长度
固定最大 8 字节
无固定限制,应用灵活
错误检测
内置多种错误检测和自动重发机制
错误检测需上层协议实现
网络管理
支持自动仲裁、错误隔离
需人为管理和轮询
应用场景
车载、机器人、工业自动化等复杂网络
设备简单、点对点或主从结构场景

换句话说:

  • CAN 就像高智能的“多车道高速公路”,多个设备能同时“开车”,自动判断谁先通行,出错还能自动重试,效率和安全感爆棚。

  • RS-485 更像“单车道乡村公路”,一辆车一个时间段通过,大家排队通行,简单稳定,但流量有限。


ARMxy系列X板远程支持CAN接口

钡铼技术的 ARMxy 系列控制器原生支持 CAN 接口,其中搭载的 X IO 板提供 2 路 CAN,支持 CAN 2.0A 和 2.0B 协议,既适配标准帧,又兼容扩展帧,具备良好的协议灵活性。

目前已在多个项目中广泛应用,包括:

  • 储能系统:作为高压箱与液冷系统的数据桥梁;

  • AGV小车:用于车体与调度系统之间的可靠通信;

  • 工业现场控制:连接驱动器、传感器等 CAN 总线设备,构建稳定、高效的数据链路。

不论你是想用原始 CAN 开发,还是部署 CANopen / J1939 协议栈,ARMxy 都能轻松应对,边缘计算 + 多协议转换 + AI 算力处理,一机多能

工业物联网关


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