CAN的全称为“控制器局域网络”（COntroller Area Network），它主要应用于汽车电子行业，由德国的BOSCH公司（博世，欧洲家电第一，德国人的东西值得信赖）开发。
CAN物理层
与IIC和SPI不同，CAN总线没有时钟线，所以CAN通讯并不是以时钟信号来进行同步的，是一种异步通信方式，且只有CAN_H，CAN_L两条线共同组成差分信号线。
闭环总线电路
CAN总线包括闭环、开环总线网络两种。其中闭环具有高速、短距离的特点，它的总线最大长度为40M，通信速度最高1Mbps。且总线两端各有一个120Ω电阻。
开环总线网络
开环总线网络特点为低速、远距离，他的最大传输距离为1Km，通信速度最高125Kbps，并且CAN_H，CAN_L两根线不形成闭环，且每根线上各有一个2.2kΩ。
通信节点
CAN总线上可以挂在多个通讯节点，节点之间的信号通过总线传输。但是每个节点没有对应的地址，不对节点进行地址编码；但是对发送的数据内容有ID，所以理论上可以挂在无数个节点（中继器增强负载，保证呈现正常状态）。
CAN通讯节点由一个CAN控制器和CAN收发器组成，控制器与收发器之间通过CAN_Tx，CAN_Rx相连；收发器与CAN总线之间通过CAN_H与CAN_L相连。
当CAN节点需要发送数据时，CPU通过CAN控制器要把发送的数据0、1（二进制编码）通过CAN_Tx发送到CAN收发器；在收发器中将二进制编码（逻辑电平信号）转化为差分信号；通过差分线CAN_H、CAN_L线输出到CAN总线网络上；接收端，使用CAN收发器接收来自总线上的数据到CAN控制器中，则与发送是相反的过程。
CAN的Rx、Tx使用TTL逻辑信号，CAN的L、H使用差分信号。
差分信号
差分信号，就是用两根信号线，这两根信号线的振幅相同、相位相反，通过这两根线的电压差来表示0、1。
- 大幅度提高抗干扰能力，当噪声干扰时，噪声会同时干扰两条信号线，我们只需要计算压差即可。
- 时序定位准确，差分信号的开始是位于两个信号的交点，而不是普遍单端信号依靠高低两个电压判断（IIC的开始和停止信号）。
CAN总线中的差分信号
我们常用的闭环总线网络，所以以闭环总线网络举例。闭环总线网络当CAN_H为2.5V，CAN_L为2.5V的时候，逻辑电平为1（隐性）；当CAN_H为3.5V，CAN_L为1.5V的时候，逻辑电平为0（显性）。所以当H与L压差为0的时候呈隐性，逻辑电平为1；当H与L压差为2V时呈显性，逻辑电平为0。
注意：当同一时刻，两个CAN通讯节点，一个输出隐性，一个输出显性；那么总线将呈现显性状态（类似高中生物的遗传大题）。
CAN的物理层中只有一对差分信号线，所以在同一时刻只能表示一个信号，所以CAN的通讯时半双工的，收发需要分开进行。
CAN协议层
CAN的波特率及位同步
由于CAN是异步通信，没有时钟信号线，如同串口的异步通信一般，CAN总线也是节点之间约定好波特率进行通信。CAN总线还使用”位同步“来抗干扰。
位时序分解
CAN协议把每一个数据位分解成SS段、PTS段、PBS1段、PBS2段，这四段的长度加起来即为一个CAN数据长度。最小的时间单位位Tq。
图中把每一个数据位放大，可以观察到4个段的顺序和长度。
- SS段 (SYNC SEG)：同步段。检测节点与总线时序是否同步，当通讯节点检测到总线上信号的跳变沿被包含在SS段的范围之内时则是同步。当时序同步时，采集点的电平则可被始为该点的电平。SS段的大小固定为1Tq。
- PTS段 (PROP SEG)：传播时间段。这个时间段是用于补偿网络的物理延时时间。是总线上输入比较器延时和输出驱动器延时总和的两倍。PTS段的大小可以为1~8Tq。
- PBS1 (PHASE SEG1)：相位缓冲段。主要用来补偿边沿阶段的误差，它的时间长度在重新同步 的时候可以加长 。PBS1段的初始大小可以为1~8Tq。
- PBS2 (PHASE SEG2)： 这是另一个相位缓冲段，也是用来补偿边沿阶段误差的，它的时间长度在重新同步时可以缩短 。PBS2段的初始大小可以为2~8Tq。
通信的波特率
总线上的通讯节点之间只要约定好1个Tq的时间长度以及每个数据位占据多少个Tq，就可以确定CAN通讯的波特率。波特率=每秒可以传输的数据位个数。
同步过程分析
CAN的数据同步分为硬同步和重新同步，硬同步就是当设备节点发现自己的时序有CAN总线上的时序不同（节点检测到总线上的起始信号不在SS段范围内），则节点通过硬同步的方式进行调整，把自己的位时序中的SS段平移至起始信号的部分。
硬同步是在信号开始时检测节点时序与总线时序出现问题，如果在一帧很长的数据内，节点信号与总线信号发生偏移则就无法修正。而重新同步就是利用普通数据位的高至第电平的条百年来同步。
CAN的报文种类及结构
因为CAN使用的是两条差分信号线，同一时刻只能表达一个信号，所以他的协议更为复杂。
报文格式
在原始数据短的前面加上传输起始标签、片选标签和控制标签，在原始数据的尾段叫上CRC校验标签、应答标签和传输结束标签，把这些内容按特定的格式打包。当整个数据包通过CAN总线传输到其他设备时，只要这些设备按照这个封装规定去解读，就要可以正确提取出原始数据。这种数据包称为”CAN的数据帧“。
| 帧 | 帧用途 |
| 数据帧 | 用于节点向外传送数据 |
| 遥控帧 | 用于向远端节点请求数据 |
| 错误帧 | 用于向远端节点通知校验错误，请求重新发送上一个数据 |
| 过载帧 | 用于通知远端节点：本节点尚未做好接收准备 |
| 帧间隔 | 用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来 |
数据帧的结构
数据帧时最重要、最复杂的结构！！！
数据帧以一个显性（0）开始，以7个连续的隐性（1）结束。在他们中间分别由仲裁段、控制端、数据段、CRC段、ACK段。
- 帧起始（SOF）：帧起始信号只有一个数据位，就是一个显性电平（0），它用于通知各个节点将有数据传输，其他非发送节点可以通过该位进行硬同步实现时钟与总线相同。
- 仲裁段：总线通过仲裁段的内容来决定传输那个报文。
仲裁段主要内容为数据帧的ID信息（标识符），数据帧具有标准格式和可扩展模式两种，区别就在于ID信息的长度，标准格式的ID为11位，扩展ID在原来11位基础上多出18位。
在CAN总线中ID决定着这个数据帧的优先级，也决定着那个节点可以接受这个数据帧。
报文的优先级是通过对ID的仲裁来决定的。如下图，两个节点同时竞争CAN总线的占有权，都想发送自己的数据帧；他们前期的电平相同，所以他们会一直发送数据，当首先出现隐性电平的一方（在这一时刻节点1为隐性，节点2为显性），则失去对总线的占有权，自己的数据帧不能发送，节点转为接收状态。
仲裁段的ID也影响接收设备对数据帧反应，因为CAN总线上是以广播的形式发送数据帧的，所有连接在CAN总线上的节点都会接收到所有其他节点发出的有效数据。但是我们的CAN控制器可以根据ID来过滤数据帧。
仲裁段中除了有ID之外还有三个位，分别是RTR、IDE、SRR。
- RTR（Remote Transmission Request Bit）：远程传输请求，他是用于区分数据帧和遥控帧的；当显性的时候表示数据帧，当隐性的时候表示遥控帧。
- IDE（Identifier Extension Bit）：标识扩展位，他用于区分标准格式和扩展格式；当为显性时表示标准格式，当为隐性时表示扩展格式。
- SRR（Substitute Remote Request Bit）：只存在于扩展格式，用于替代标准格式中的RTR（远程传输请求）位。在扩展格式中SRR为隐性，RTR为显性，所以在两个ID相同的条件下，标准格式的报文比扩展模式优先级更高。
- CRC：CAN报文包含15位的CRC校验码，一旦接收节点端算出的CRC码与接收到的CRC码不同，则向发送节点反馈错误信息，请求重新发送。CRC校验码之后还有一个界定符，他为隐性位，主要用于将CRC与ACK间隔开来。
- ACK：ACK段包括一个ACK槽位、一个ACK界定符。在ACK槽中，发动报文中的时隐性位，则接收节点在这一位中发送显性位回复。ACK段与帧结束之间有ACK界定符间隔。
- 帧结束：EOF段，由7个隐性位组成表示结束。
其他报文结构
