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)進化，還在眾多領(lǐng)域扎根生長，應(yīng)用市場呈現(xiàn)出日益廣泛的態(tài)勢。

CAN 技術(shù)的起源可追溯到 20 世紀(jì) 80 年代。當(dāng)時，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)的點對點通信方式在面對發(fā)動機、剎車、變速器等眾多控制單元間復(fù)雜的通信需求時，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、實時性和強大的抗干擾能力，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)識符)和 CAN 2.0B(擴展幀格式，支持 29 位標(biāo)識符)，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)自動化系統(tǒng)對更高帶寬的需求，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，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)動鎖止電機執(zhí)行動作;燈光控制模塊通過 CAN 實時同步轉(zhuǎn)向燈、剎車燈等狀態(tài)。在動力與底盤系統(tǒng)，發(fā)動機控制單元通過 CAN 實時傳輸發(fā)動機轉(zhuǎn)速、噴油嘴開度等參數(shù)，保障燃油效率與動力輸出的平衡;防抱死制動系統(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，實現(xiàn)精準(zhǔn)的 “點剎” 控制，防止車輪抱死;電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，方向盤轉(zhuǎn)角傳感器與電機控制器通過 CAN 通信，根據(jù)車速動態(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 擴展幀的 J1939 協(xié)議，實現(xiàn)發(fā)動機、變速箱、制動系統(tǒng)等的協(xié)同工作。

在工業(yè)自動化領(lǐng)域，設(shè)備分散、環(huán)境復(fù)雜，強電磁干擾、振動等情況常見，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)級應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn))配合使用。在生產(chǎn)線與機床控制方面，數(shù)控機床的 X/Y/Z 軸電機通過 CAN 接收位置指令，實時反饋當(dāng)前位置，誤差可控制在極小范圍內(nèi);流水線機器人的機械臂關(guān)節(jié)、傳送帶電機通過 CAN 同步動作，確保裝配精度。工業(yè)機器人的多關(guān)節(jié)電機、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，實時調(diào)整關(guān)節(jié)扭矩，避免碰撞;視覺系統(tǒng)識別的工件位置通過 CAN 發(fā)送至運動控制器，指導(dǎo)機械臂精準(zhǔn)定位。在智能倉儲與物流中，自動化立體倉庫的堆垛機、傳送帶、AGV(自動導(dǎo)引車)通過 CAN 通信，AGV 檢測到障礙物時，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)的牽引與制動環(huán)節(jié)，司機控制器發(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 同步運行，根據(jù)車廂人數(shù)等信息實時調(diào)整。同時，列車的軸承溫度、電機振動、電網(wǎng)電壓等參數(shù)通過 CAN 實時上傳至車載診斷系統(tǒng)，異常時觸發(fā)聲光報警，維護人員也可通過 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)與工程機械領(lǐng)域工作環(huán)境惡劣，塵土、振動、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)合收割機的割臺高度傳感器、谷物流量傳感器通過 CAN 將數(shù)據(jù)傳輸至控制器，自動調(diào)整前進速度;智能拖拉機與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)通過 CAN 通信，實現(xiàn)自動路徑規(guī)劃和掛載設(shè)備的協(xié)同作業(yè)。挖掘機的動臂、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)動機與液壓泵通過 CAN 協(xié)同工作，應(yīng)對不同負(fù)載;起重機的吊臂角度、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)煽啃院蛯崟r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)護設(shè)備如呼吸機，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，實時調(diào)整氣流速度和壓力;多參數(shù)監(jiān)護儀的心電圖、血氧飽和度、血壓等數(shù)據(jù)通過 CAN 匯總并傳輸。手術(shù)機器人的機械臂關(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)整動作;腹腔鏡攝像頭的控制信號通過 CAN 傳輸，與機械臂動作同步?？祻?fù)設(shè)備如下肢康復(fù)機器人，患者的步態(tài)傳感器數(shù)據(jù)通過 CAN 傳輸至控制器，實時調(diào)整機械助力大小;透析機的血流量、透析液濃度等參數(shù)通過 CAN 監(jiān)控，異常時立即觸發(fā)停機并報警，守護患者生命安全。

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)用市場持續(xù)拓展。隨著科技的不斷進步，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力。