在當(dāng)今復(fù)雜的電子通信世界中，CAN(Controller Area Network)技術(shù)猶如一顆璀璨的明珠，歷經(jīng)歲月的洗禮，愈發(fā)閃耀。從誕生之初到如今，CAN 技術(shù)不僅持續(xù)進(jìn)化，還在眾多領(lǐng)域扎根生長(zhǎng)，應(yīng)用市場(chǎng)呈現(xiàn)出日益廣泛的態(tài)勢(shì)。

CAN 技術(shù)的起源可追溯到 20 世紀(jì) 80 年代。當(dāng)時(shí)，汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，電子控制單元(ECU)如雨后春筍般在汽車中大量應(yīng)用，傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式在面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、剎車、變速器等眾多控制單元間復(fù)雜的通信需求時(shí)，顯得力不從心，變得復(fù)雜且不可靠。1983 年，博世公司敏銳地察覺到這一問題，開始潛心研究一種有效的串行通信方式，以解決汽車電子設(shè)備通信的復(fù)雜性和抗干擾性難題。1986 年，CAN 協(xié)議橫空出世，它基于多主結(jié)構(gòu)，具備高可靠性、實(shí)時(shí)性和強(qiáng)大的抗干擾能力，為汽車電子控制單元之間的通信開辟了新的道路。隨后，1991 年博世發(fā)布了 CAN 2.0 協(xié)議，這一版本分為 CAN 2.0A(標(biāo)準(zhǔn)幀格式，支持 11 位標(biāo)識(shí)符)和 CAN 2.0B(擴(kuò)展幀格式，支持 29 位標(biāo)識(shí)符)，允許更多設(shè)備接入同一網(wǎng)絡(luò)。1995 年，CAN 2.0 協(xié)議被 ISO 標(biāo)準(zhǔn)化，成為 ISO 11898 標(biāo)準(zhǔn)的一部分，詳細(xì)定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，至此 CAN 技術(shù)步入規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的軌道，在汽車行業(yè)迅速普及，逐漸取代傳統(tǒng)車載通信協(xié)議。

隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng) CAN 2.0 協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)負(fù)載方面的局限性逐漸顯現(xiàn)。為了滿足現(xiàn)代汽車和工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)更高帶寬的需求，2012 年博世發(fā)布了 CAN FD(Flexible Data-rate)協(xié)議。CAN FD 允許傳輸更大的數(shù)據(jù)包(最多 64 字節(jié))，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)到 8Mbps 甚至更高，并且能夠在傳輸過程中靈活調(diào)整傳輸速率，極大地提高了通信效率。2020 年，博世又提出了 CAN XL(Extended Long)協(xié)議，其數(shù)據(jù)傳輸速率支持 20Mbps 或更高，數(shù)據(jù)載荷最多可支持 2048 字節(jié)的傳輸，且與 CAN 2.0 和 CAN FD 兼容，確保了現(xiàn)有設(shè)備與新協(xié)議的互操作性，為未來汽車、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域?qū)Ω髱捄蛿?shù)據(jù)容量的需求提供了有力支撐。

CAN 技術(shù)憑借自身諸多優(yōu)勢(shì)，在眾多領(lǐng)域大顯身手。在汽車領(lǐng)域，它早已成為汽車電子的 “神經(jīng)中樞”。車身控制系統(tǒng)中，車門、車窗、燈光、雨刮器等設(shè)備的控制都依賴 CAN 總線。駕駛員按下 “鎖車鍵”，遙控模塊通過 CAN 發(fā)送 “鎖車指令”，車門控制器接收后驅(qū)動(dòng)鎖止電機(jī)執(zhí)行動(dòng)作;燈光控制模塊通過 CAN 實(shí)時(shí)同步轉(zhuǎn)向燈、剎車燈等狀態(tài)。在動(dòng)力與底盤系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過 CAN 實(shí)時(shí)傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油嘴開度等參數(shù)，保障燃油效率與動(dòng)力輸出的平衡;防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中，輪速傳感器采集的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)每 10ms 更新一次，通過 CAN 傳輸至 ABS 控制器，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的 “點(diǎn)剎” 控制，防止車輪抱死;電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與電機(jī)控制器通過 CAN 通信，根據(jù)車速動(dòng)態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)向助力，讓駕駛更加安全舒適。此外，卡車、大巴等商用車采用基于 CAN 2.0B 擴(kuò)展幀的 J1939 協(xié)議，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、制動(dòng)系統(tǒng)等的協(xié)同工作。

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，設(shè)備分散、環(huán)境復(fù)雜，強(qiáng)電磁干擾、振動(dòng)等情況常見，CAN 總線的抗干擾能力和分布式控制特性使其成為理想之選，尤其是與 CANopen 協(xié)議(工業(yè)級(jí)應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn))配合使用。在生產(chǎn)線與機(jī)床控制方面，數(shù)控機(jī)床的 X/Y/Z 軸電機(jī)通過 CAN 接收位置指令，實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前位置，誤差可控制在極小范圍內(nèi);流水線機(jī)器人的機(jī)械臂關(guān)節(jié)、傳送帶電機(jī)通過 CAN 同步動(dòng)作，確保裝配精度。工業(yè)機(jī)器人的多關(guān)節(jié)電機(jī)、力傳感器、視覺系統(tǒng)通過 CAN 總線互聯(lián)，力傳感器采集的接觸力數(shù)據(jù)每 5ms 一幀傳輸至控制器，實(shí)時(shí)調(diào)整關(guān)節(jié)扭矩，避免碰撞;視覺系統(tǒng)識(shí)別的工件位置通過 CAN 發(fā)送至運(yùn)動(dòng)控制器，指導(dǎo)機(jī)械臂精準(zhǔn)定位。在智能倉儲(chǔ)與物流中，自動(dòng)化立體倉庫的堆垛機(jī)、傳送帶、AGV(自動(dòng)導(dǎo)引車)通過 CAN 通信，AGV 檢測(cè)到障礙物時(shí)，通過 CAN 發(fā)送 “緊急停車” 指令，所有相關(guān)設(shè)備立即響應(yīng)，保障物流運(yùn)轉(zhuǎn)安全高效。

軌道交通領(lǐng)域?qū)Π踩院涂煽啃砸髽O高，CAN 總線在其中發(fā)揮著重要作用。列車控制系統(tǒng)的牽引與制動(dòng)環(huán)節(jié)，司機(jī)控制器發(fā)送的加速、減速等指令通過 CAN 總線傳輸，牽引系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)并協(xié)同工作;車廂環(huán)境控制方面，空調(diào)、照明、通風(fēng)系統(tǒng)通過 CAN 同步運(yùn)行，根據(jù)車廂人數(shù)等信息實(shí)時(shí)調(diào)整。同時(shí)，列車的軸承溫度、電機(jī)振動(dòng)、電網(wǎng)電壓等參數(shù)通過 CAN 實(shí)時(shí)上傳至車載診斷系統(tǒng)，異常時(shí)觸發(fā)聲光報(bào)警，維護(hù)人員也可通過 CAN 接口連接診斷儀讀取歷史故障碼，快速定位和解決問題。

農(nóng)業(yè)與工程機(jī)械領(lǐng)域工作環(huán)境惡劣，塵土、振動(dòng)、高溫等情況頻繁，CAN 總線的耐用性和抗干擾能力使其成為標(biāo)配，常采用 J1939 協(xié)議。聯(lián)合收割機(jī)的割臺(tái)高度傳感器、谷物流量傳感器通過 CAN 將數(shù)據(jù)傳輸至控制器，自動(dòng)調(diào)整前進(jìn)速度;智能拖拉機(jī)與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)通過 CAN 通信，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)路徑規(guī)劃和掛載設(shè)備的協(xié)同作業(yè)。挖掘機(jī)的動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的液壓油缸位移傳感器通過 CAN 傳輸位置數(shù)據(jù)，發(fā)動(dòng)機(jī)與液壓泵通過 CAN 協(xié)同工作，應(yīng)對(duì)不同負(fù)載;起重機(jī)的吊臂角度、負(fù)載重量傳感器通過 CAN 傳輸數(shù)據(jù)，控制器計(jì)算安全工作范圍，保障作業(yè)安全。

醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域?qū)煽啃院蛯?shí)時(shí)性要求極為嚴(yán)苛，CAN 總線的低延遲和抗干擾能力使其在高端醫(yī)療設(shè)備中廣泛應(yīng)用。重癥監(jiān)護(hù)設(shè)備如呼吸機(jī)，流量傳感器、壓力傳感器采集的氣道參數(shù)每 20ms 一幀通過 CAN 傳輸至控制器，實(shí)時(shí)調(diào)整氣流速度和壓力;多參數(shù)監(jiān)護(hù)儀的心電圖、血氧飽和度、血壓等數(shù)據(jù)通過 CAN 匯總并傳輸。手術(shù)機(jī)器人的機(jī)械臂關(guān)節(jié)角度、末端執(zhí)行器力度傳感器通過 CAN 傳輸數(shù)據(jù)，主控制器根據(jù)醫(yī)生操作指令精準(zhǔn)調(diào)整動(dòng)作;腹腔鏡攝像頭的控制信號(hào)通過 CAN 傳輸，與機(jī)械臂動(dòng)作同步?？祻?fù)設(shè)備如下肢康復(fù)機(jī)器人，患者的步態(tài)傳感器數(shù)據(jù)通過 CAN 傳輸至控制器，實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)械助力大小;透析機(jī)的血流量、透析液濃度等參數(shù)通過 CAN 監(jiān)控，異常時(shí)立即觸發(fā)停機(jī)并報(bào)警，守護(hù)患者生命安全。

從汽車到工業(yè)，從軌道交通到農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域，CAN 技術(shù)以其不斷進(jìn)化的特性，在不同行業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，應(yīng)用市場(chǎng)持續(xù)拓展。隨著科技的不斷進(jìn)步，相信 CAN 技術(shù)將繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，在更多新的領(lǐng)域綻放光彩，為各行業(yè)的發(fā)展注入源源不斷的動(dòng)力。