① CAN总线详解
CAN总线是一种分布式实时控制的串行通信网络，适用于汽车和其他工业应用。以下是CAN总线的详细解析：
1. 主要特点： 高速传输：传输速度最高可达1Mbps。 远距离通信：通信距离最远可达10km。 无损位仲裁机制：确保总线访问的公平性和高效性。 多主结构：允许多个节点同时作为主节点进行通信。
2. 成本与集成性： 低成本：ECUs通过单个CAN接口进行通信，降低了布线成本。 高集成性：CAN总线系统允许在所有ECUs上进行集中错误诊断和配置，提高了系统的整体性能和可靠性。
3. 可靠性与效率： 鲁棒性强：CAN系统对子系统的故障和电磁干扰具有很强的抵抗能力。 优先级排序：通过ID对消息进行优先级排序，确保高优先级信息不被中断。
4. 灵活性与扩展性： 灵活添加节点：每个ECU包含一个用于CAN总线收发芯片，可以随意添加CAN总线节点。 易于扩展：随着系统需求的增加，可以方便地扩展CAN总线网络。
5. 物理层与信号传输： 差分传输：CAN总线网络主要通过CAN_H和CAN_L两条线实现信号的串行差分传输。 终端电阻：为避免信号反射和干扰，需在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻。 电平转换：CAN收发器负责逻辑电平和信号电平之间的转换。
6. 信号状态与编码： 显性逻辑0与隐性逻辑1：CAN总线采用不归零码位填充技术，有显性逻辑0和隐性逻辑1两种信号状态。 电平定义：无信号发送时，两条线电平一样为2.5V；有信号发送时，CAN_High电平为3.5V，CAN_Low电平为1.5V。
7. 通信帧结构： 帧类型：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。 数据帧：分为标准帧和扩展帧，根据仲裁段长度不同。包含帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、ACK段和帧结束等部分。 仲裁机制：当总线空闲时，任何节点可以发送报文；存在冲突时，使用标识符的逐位仲裁方法解决。
8. 实时性与数据量： 实时性高：发送和接收时间短，满足实时控制需求。 数据量小：数据段可以传输0~8个字节的数据，适用于控制信号的传输。