作者：柏拉凃
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1 有汽车电子工程师的地方就有CAN
智能网联汽车的浪潮席卷了全球背景下，大数据、云平台、人工智能、自动驾驶...早已成为汽车电子从业者耳熟能详的词汇。然而，诞生于1986 年的CAN总线技术却是经久不衰，生机勃勃。可以预见的是，在未来很长一段时间内CAN总线还是车载网络的主力军之一。
毫不夸张的说，CAN总线运用是每一位初入汽车电子工程的必修课，无论你是汽车电子硬件工程师、软件工程师，系统工程师，测试工程师，路测工程师，标定工程师......反正只要你属于汽车电子“搬砖”类工程师，你逃不了带着你的或是示波器、或是CAN OE,Vehicle spy趴在车内采集CAN数据，分析各种疑难杂症。没玩过CAN OE,Vehicle spy你都不好意思说自己做过汽车电子开发。
vector VN1640 CAN工具
can oe界面
vehicle spy CAN工具
vehicle spy界面
2 CAN基础知识的了解
既然是汽车电子工程师的必修课，就得扎实的学习，经历了数十年的发展与普及网络上关于CAN的材料可以说是数不胜数，大家可以网络检索，这里推荐一本本人学习时看的比较多的一份材料
CAN入门书 - 图文 - 百度文库wenku.baidu.com/view/7701528a6529647d2728520f.html
该入门书源自于著名汽车芯片生产商Renesas(瑞萨)，个人感觉该材料特点实战意义很强，比较适合实战开发中学习使用。
这里简单梳理书中的关键字、知识点：
（1）CAN网络
如图，CAN网络通常有N个节点组成，节点间呈总线式连接，每一个节点必须包含CAN收发器、CAN控制器、主控制CPU，（通常CAN控制器、主控制CPU为集成式方案）。较为常见的CAN通讯速率为500Kbps，125kbps，即行业内经常所谓的低速容错CAN和高速CAN，二者具有的不同的物理特性。
CAN连接图示意
低速容错CAN：CAN_H或CAN_L仅有一根断开时，任可正常通讯，主要使用在对可靠性要求高的场合如车身控制CAN网络通道。
高速CAN：用于更高的数据吞吐能力，主要使用在对实时性、数据传输量大的场合，如汽车动力系统CAN通道等。
高速CAN VS 低速CANblog.csdn.net/ppdyhappy/article/details/71498688
（2）CAN帧分类
CAN的帧主要可分为数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、帧间隔。各种帧类型的用途如下表所示，作为数据传递的载体数据帧是最重要的，正常的控制命令、状态信息、诊断数据，刷新数据都是通过数据帧传递的。
（3）CAN数据帧的组成
要理解CAN，一定、绝对、千万不能不知道数据帧的组成，特别是要关注其中的仲裁段，数据段，如下图为标准帧（仲裁段为11bit）的帧格式组成,ID取值范围可为0x000~0x7FF；不同的厂家会将数据段进行区域划分，如（仅做示例）：
0x00~0xFF：用于高优先级的事件性报文传送；
0x100~0x4FF：用于周期型报文的传送；
0x500~0x5FF：用于网络管理报文的传送；
0x600~0x6FF：用于调试开发、标定相关报文的传送；
0x700~0x7FF：用于诊断相关报文的传送；
标准帧的构成
扩展帧：
相对于上图的标准数据帧，还有扩展CAN 数据帧，CAN 数据帧中紧随SOF 位的是32 位的仲裁字段。仲裁字段的前11 位为29 位标识符的最高有效位（Most Significant bit，MSb）（基本lD） 。紧随这11 位的是替代远程请求（Substitute Remote Request， SRR）位，定义为隐性状态。SRR位之后是lDE 位，该位为隐性状态时表示这是扩展的CAN 帧。
3 汽车开发中CAN开发的主要内容
读完入门书，对CAN的概念有了一个初步的了解下面简单谈一下CAN开发的方面。
由于本人涉及较多的为软件类开发，对于硬件开发这里不做太多描述。
（1）CAN驱动开发
要实现CAN的收发必须先实现CAN驱动开发，CAN驱动开发主要包括：CAN控制器驱动开发和CAN收发器驱动，较为经典的NXP的TJA104X系列CAN收发器，大部分NXP MCU集成的flexCAN控制器。这部分开发更多的是阅读对应型号的CPU，控制器的芯片手册，结合示例代码，一句一句抠，一行一行敲，再配合示波器（逻辑分析仪），各类CAN工具进行反复摸索。
NXP 某芯片FlexCan相关主要寄存器
TJA1043T示意图（来自NXP官网截图）
CAN收发器驱动的开发中最最关键的一部分工作就是了解收发器不同工作模式的切换方法，如下图TJA1043T收发器状态切换示意图，收发器工作时主要分为NORMAL Mode,STADBY Mode,GO-TO-SLEEP Mode,SLEEP Mode。
TJA1043T收发器状态切换示意图（来自NXP官网截图）
（2）CAN通讯矩阵
CAN通讯矩阵通常由整车厂完成定义，车辆网络中的各个节点需要遵循该通讯矩阵才能完成信息的交互和共享。
如图为vector工具打开XXX.dbc文件（常用的保存通信矩阵文件格式）后的示例，可以看到CAN报文Message1单次可传送8bytes，即64bits信息，64bits由多个signal组成，各个signal分布在message的不同位置，（示例）其中蓝色的openwindow可表示为车窗打开控制指令。
如：
①openwindow=0时，表示打开车窗，openwindow=1时，表示关闭车窗；
②vehiclespeed表示车速信息，vehiclespeed=5表示5km/h。
这里只做简单示例，实际汽车开发中还会涉及到一定的物理值与逻辑值的转换。
这样当Message1发送到CAN总线上时，接收到CAN节点的就能获取到此时的CAN控制指令或状态值。
dbc文件中message1的示意图
值得注意的是在定义通讯矩阵时，不同的厂家可能会有不一样的选择，如：采用摩托罗拉格式还是英特尔格式不同的厂家的抉择就各有所爱。
Intel格式与Motorola格式的区别blog.csdn.net/bingdianlanxin/article/details/41522373
（3）基于CAN的车辆诊断
百科——汽车诊断：在不解体（或仅卸下个别零件）的条件下，确定汽车技术状况，查明故障部位及原因的检查。包括汽车发动机的检测与诊断，汽车底盘的检测与诊断，汽车车身及附件的检测与诊断以及汽车排气污染物与噪声的检测等内容。CAN就能很好的满足上述要求。
汽车诊断的开发是汽车电子电器开发中非常重要的一环，对于CAN诊断最为常见的是UDS。UDS协议即ISO14229,是Unified Diagnostic Services，统一诊断服务，是诊断服务的规范化标准，在汽车诊断方面广泛使用，如图，为满足诊断需求，UDS中定义了一系列的服务。
当然，为了确保诊断报文的稳定传输，还有ISO 15765协议是一种CAN总线上的诊断协议。
其中：
ISO 15765-1包括物理层和数据链路层，
ISO 15765-2对网络层进行说明，
ISO 15765-3则是规定到应用层的具体服务。
上述标准内容较为复杂，此处不做展开，决心要做好CAN开发的同学，尤其是CAN诊断的同学，熟读ISO14229,ISO 15765是不可避免的了。
基于CAN诊断的协议示意图
(4)基于CAN的刷新
由于设计缺陷或者功能升级，车载控制器在生命周期内会有软件刷新的需求，作为控制器与外界几乎唯一的数据通道，车载控制器的软件刷新通常由CAN通道实现，基于CAN的刷新又与基于CAN的诊断息息相关。
（5）CAN网络管理
以后有机会再细聊，主要可分为OSEK网络管理，AUTOSAR网络管理。
4 进阶阶段-不得不提的AUTOSAR
AUTOSAR在汽车电子行业的知名度应该不会亚于“六神”在中国香水界的地位。简单的讲AUTOSAR是由全球汽车制造商（宝马、戴姆勒、福特...）、部件供应商及其他电子（大陆、博世...）、半导体和软件系统公司联合建立，各成员保持开发合作伙伴关系。自2003年起，各伙伴公司携手合作，致力于为汽车工业开发一个开放的、标准化的软件架构。
AUTOSAR联盟创始成员
CAN作为汽车电子领域最为重要的通讯形式，AUTOSAR怎么可以不对CAN进行定义规范，可以说AUTOSAR的架构思想对现今的软件架构产生了重要影响，如图为初步整理的的AUTOSAR中关于CAN的相关模块及架构，可以清楚的看到其中由下至上系统的定义出了CAN驱动、接口层、传输层、CAN诊断、CAN网络管理等。
目前国内各大整车厂，零部件供应商也在积极推进AUTOSAR，所以要成为CAN进阶高手，绝对少不了好好认识AUTOSAR。
----不过AUTOSAR实在是博精深，以后有机会再一起深入学习，这里只抛砖引玉。
5 实干，实干，实干
《XX技术从入门到精通》，《手把手教你玩XXX》，《十天精通XXX》，相信这一类的书籍大家都早就耳闻，有幸者可能也拜读过一二，但是到底读完书能不能真的就精通了，或者玩转了？我相信光靠一本书的得道者微乎其微，毕竟不是每个人都是张无忌，随随便便捡到一本乾坤大挪移就能在数个时辰内练成神功。
实践出真知，实践是检验真理的唯一标准这些都是亘古不变的道理。要学好CAN我相信你少不了：
（1）一套CAN开发版，淘宝里该类型的开发版比比皆是，售价几十到几百不等；
（2）一个CAN数据读写工具，也能轻而易举的花个几百元够到，当然有项目条件或者家里有矿系列可以直接上vector的VN1640，英特佩兹的vehicle spy；
（3）逻辑分析仪（可选），不想把对于CAN帧的了解仅仅停留在纸面上，相对CAN进行更为底层了解的同学可以备一个逻辑分析仪。
然后就是在实践中检验真理，在实践中总结经验。
总结：
我个人觉得吧，对于CAN的学习可能分为以下几个层次（阶段）：
★
了解、使用CAN：读一读CAN入门书，学习一下CAN工具，基本上你就能胜任CAN报文采集，刷新（使用）；
★★
进一步掌握CAN的工作原理：在1的基础上搞一套开发版，读一读芯片手册，敲一敲代码，示波器测一测波形；
★★★
从事汽车CAN开发：在上述基础上，熟读各类CAN标准（ISO14229，ISO11898，ISO15765），系统学习CAN驱动，CAN诊断、CAN网络管理等知识，并在实战中不断提升认知，积累经验。
★★★★★
成为CAN大神：对AUTOSAR架构融会贯通，熟悉了解autosar中定义的各个CAN模块的功能，工作原理，实现方法。
题外话：CAN作为一项发展普及了数十年的技术，技术标准、工具练已经相当完善，虽然说CAN在未来很长一段时间内还将继续存在，但难免潜力不足；再说汽车网络技术也不乏众多后起之秀虎视眈眈，其中车载以太网可谓是最有潜力者，可多关注。