在当今电子技术飞速发展的时代，CAN 接口在嵌入式系统中扮演着至关重要的角色。2025 年 5 月 28 日的相关科普信息中，对 CAN 接口进行了全面解析。CAN，即 Controller Area Network，也就是控制器区域网络，它是一种广泛应用于车辆、电力系统、工业设备等嵌入式系统的半双工异步串行通信协议和物理接口。
CAN 作为一种事件驱动的通信协议，采用非主从结构，所有节点都具备发送和接收数据的能力，无需主控节点。它支持多主机通信，拥有优先级和冲突解决机制，能够实现高效的数据传输。CAN 仅需两根信号线，通常采用双绞线，且传输的是差分信号。差分信号传输信息具有抗干扰能力强的显著优点，能有效抑制外部电磁干扰，这在复杂的工业环境等场景中尤为重要。
CAN 通信的工作原理依赖于 CAN 接口的组件，包括 CAN 控制器、CAN 收发器和 CAN 总线。CAN 收发器的作用是将普通信号转化为差分信号，从而提高抗干扰能力和输出可靠性。CAN 总线的工作电压通常为 5V 或 3.3V，而通信的关键在于 CAN_High 和 CAN_Low 两根总线间的电压差。
CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准，分别是 ISO11898 标准和 ISO11519 - 2 标准。其中标准 ISO11519 - 2 - 1994 已被 ISO11898 - 3 - 2006 代替，即符合标准 ISO11898 - 3 的产品也是符合 ISO11519 - 2 标准的产品；ISO11898 - 2 - 2016 更新并替代了 ISO11898 - 2:2003、ISO11898 - 5:2007 和 ISO11898 - 6:2013。这两个标准对于数据链路层的定义相同，但物理层不同。当 CAN 收到一个低电平信号，CAN_High 输出 3.5V，CAN_Low 输出 1.5V，两者的电压差是 2V，此时表示逻辑 0，也称显性电平；当 CAN 收到一个高电平信号，CAN_High 和 CAN_Low 输出均为 2.5V，电压差是 0V，此时表示逻辑 1，也称隐性电平。
为满足不同通信需求，CAN 协议定义了多种帧类型，包括数据帧、远程帧、错误帧、过载帧、帧间隔等。其中常见的帧类型是数据帧，又分为标准数据帧和扩展数据帧。在正常工作时 CAN 总线上可能会挂载很多设备，如果两个设备同时发送信息，就会发生冲突。为了避免总线冲突，需由总线仲裁机构合理地控制和管理系统中需要占用总线的申请者。报文的优先级是通过对 ID（识别码）的仲裁来确定的，CAN 总线上有两种电平状态，如果总线上同时出现显性电平和隐性电平，总线的状态会被置为显性电平，CAN 正是利用这个特性进行仲裁。
除了标准 CAN，还有一种 CAN FD，它的全称是 Flexible Data Rate，译为可变速率的 CAN。CAN 和 CAN FD 是两种不同的总线标准，它们都是基于 CAN 技术实现的，但有明显的区别。CAN 是一种多点总线，可用于连接许多设备，而 CAN FD 是一种更的多点总线，能提供更高的传输速率和更高的传输容量。CAN 的传输容量为 8 字节，而 CAN FD 的传输容量可以达到 64 字节；CAN 的传输速率为 1Mbps，而 CAN FD 的传输速率可以达到 8Mbps。
