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CAN总线的优势与局限性

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jf101|  楼主 | 2025-2-28 15:28 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式


CAN总线是车载电子系统中最为广泛使用的通信协议。
它在20世纪80年代由Bosch公司提出,主要用于控制系统之间的实时通信,尤其是在汽车的发动机控制单元(ECU)之间。
CAN总线的优势在于:

实时性强:CAN总线采用基于优先级的消息调度机制,可以确保高优先级的消息得到及时处理,这对于车载控制系统非常重要。

鲁棒性好:由于CAN协议的差错检测和恢复机制,确保了在恶劣环境下的可靠性。

低成本:CAN总线硬件和布线较为简洁,适用于低成本、高效率的车载系统。

广泛应用:CAN协议已经成为汽车行业标准,几乎所有的车载控制单元都支持CAN通信。

然而,CAN总线的局限性也逐渐显现,尤其是在以下几个方面:

带宽有限:标准的CAN协议的传输速率为1Mbps,这对于高带宽的应用场景,尤其是在信息娱乐系统、ADAS(高级驾驶辅助系统)以及自动驾驶系统中,显得捉襟见肘。

扩展性差:随着车辆电子系统的日益复杂,CAN网络的节点数量和通信量急剧增加,容易导致网络拥堵。

缺乏标准化的网络层:CAN协议本身没有完整的网络层(如IP协议栈),这使得它不适合实现一些更复杂的网络架构。

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沙发
豌豆爹| | 2025-2-28 16:09 | 只看该作者
鲁棒性好啥意思啊

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515192147| | 2025-2-28 16:12 | 只看该作者
本帖最后由 515192147 于 2025-2-28 16:15 编辑

可以 把 CAN 及以太网结合起来用,如视频等高带宽的应用场景用于以太网,控制类的设备用CAN,这2个网络的性价比都非常高;

CAN总线编程复杂,需对CAN包拆包、并包,对Id的过滤进行设置,并需对通信总线的负载、丢包(通信质量)进行监视管理,以及考虑怎样快速与用户的控制器(DCS、PLC、计算机等)交换数据及方便监控调试总线节点的参数,能封装这些功能的的CAN总线的高层协议是现场总线,如CANWeb、CANOpen、DeviceNet、J1939、ISO11783、CANKingdom、SDS、iCAN等CAN高层协议。

CANWeb现场总线结合CAN总线、以太网的优点,将节点管理功能和实时数据通信功能分离,Web页面监控节点通信负载及通信质量,Web页面调试节点、配置节点参数(不需要控制器或专用的调试工具);不同于主从问答通信,CANWeb是触发小包通信,检测到节点信号变化即发送,实时性更好,通信负载小;CANWeb节点价格与RS485类似,但速度、可靠性却天壤不同,CANWeb总线为屏蔽双绞线并接或光纤串接通信,布线、接口成本低,全部光电隔离设计,总线可选冗余、多主站,冗余总线可应用于高可靠的控制系统。


详细见链接:
01CANWeb冗余现场总线介绍.pdf (4.53 MB)

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地板
515192147| | 2025-2-28 16:24 | 只看该作者
豌豆爹 发表于 2025-2-28 16:09
鲁棒性好啥意思啊

鲁棒性(Robustness的音译)是指系统、算法或模型在面对异常输入、噪声、干扰或不确定性时,仍能保持稳定性和有效性的能力。鲁棒性强的系统能够在各种复杂或非理想条件下正常运行,而不会因为小的扰动或变化而失效。

### 鲁棒性的关键特点
1. **抗干扰能力**:能够处理噪声、异常数据或外部干扰。
2. **适应性**:在输入数据分布变化或环境条件改变时,仍能保持良好性能。
3. **稳定性**:在极端或意外情况下,系统不会崩溃或产生不可预测的结果。
4. **容错性**:即使部分组件失效,系统仍能继续运行。

### 鲁棒性在不同领域的应用
1. **机器学习与人工智能**:
   - 鲁棒性强的模型能够处理噪声数据、对抗样本或数据分布变化。
   - 例如,对抗训练可以提高模型对对抗攻击的鲁棒性。

2. **控制系统**:
   - 鲁棒控制系统能够在参数变化或外部干扰下保持稳定。
   - 例如,鲁棒控制理论用于设计能够在不确定性条件下工作的控制器。

3. **软件工程**:
   - 鲁棒性强的软件能够在异常输入或极端条件下正常运行。
   - 例如,输入验证和异常处理是提高软件鲁棒性的常见方法。

4. **统计学**:
   - 鲁棒统计方法对异常值或数据分布偏离不敏感。
   - 例如,中位数比均值对异常值更具鲁棒性。

5. **网络与通信**:
   - 鲁棒的网络协议能够在丢包、延迟或干扰情况下保持通信质量。
   - 例如,TCP协议通过重传机制提高鲁棒性。

### 提高鲁棒性的方法
1. **数据增强**:通过增加噪声或生成多样化的训练数据,提高模型的泛化能力。
2. **正则化**:通过L1、L2正则化等方法防止过拟合,增强模型对噪声的抵抗力。
3. **对抗训练**:通过生成对抗样本训练模型,提高其对对抗攻击的鲁棒性。
4. **冗余设计**:在系统中引入冗余组件或备份,提高容错能力。
5. **鲁棒优化**:在优化问题中考虑不确定性,设计对参数变化不敏感的解。

### 鲁棒性与相关概念的区别
- **鲁棒性 vs 稳定性**:稳定性通常指系统在特定条件下的行为,而鲁棒性更强调系统在广泛条件下的表现。
- **鲁棒性 vs 可靠性**:可靠性指系统在长时间内无故障运行的能力,而鲁棒性更关注系统在异常条件下的表现。

总之,鲁棒性是衡量系统或算法在复杂、不确定环境中能否有效运行的重要指标,对于实际应用具有重要意义。

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5
hehhehee| | 2025-4-25 17:50 | 只看该作者
CAN总线采用基于 优先级 的消息调度机制,这意味着数据帧在总线上按照优先级进行排队,优先级较高的消息将优先传输,从而确保高优先级的消息能够及时得到处理。这种机制对车载控制系统至关重要,因为它确保了关键控制数据(如发动机控制、刹车控制等)可以实时传输,保证了车辆的安全性和性能。

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6
穷得响叮当侠| | 2025-4-26 09:57 | 只看该作者
CAN总线确实在实时性和鲁棒性方面表现出色,这对于汽车电子系统来说至关重要。不过,随着技术的发展,它的带宽和扩展性问题也不容忽视。

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7
治愈糖果屋| | 2025-4-26 17:09 | 只看该作者
CAN总线确实在汽车领域有着广泛的应用,它的实时性和鲁棒性对于车载系统来说至关重要。不过,随着技术的发展,带宽和扩展性的问题也逐渐凸显。

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8
分形梦想家| | 2025-4-27 15:03 | 只看该作者
CAN总线要是不降价,估计也不会发展得现在这么快。

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9
分形梦想家| | 2025-4-27 15:04 | 只看该作者
治愈糖果屋 发表于 2025-4-26 17:09
CAN总线确实在汽车领域有着广泛的应用,它的实时性和鲁棒性对于车载系统来说至关重要。不过,随着技术的发 ...

车载高速以太网总线
是不是要提这个了

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10
分形梦想家| | 2025-4-27 15:04 | 只看该作者
豌豆爹 发表于 2025-2-28 16:09
鲁棒性好啥意思啊

有强干扰的情况下,仍然能正常的通讯,并保证传输的内容正确。

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11
分形梦想家| | 2025-4-27 15:06 | 只看该作者
515192147 发表于 2025-2-28 16:12
可以 把 CAN 及以太网结合起来用,如视频等高带宽的应用场景用于以太网,控制类的设备用CAN,这2个网络的性 ...

CAN有自己的Phy层,可以干不少的活呢!
MAC层在中端高端MCU也都有集成了。现在一些低成本的MCU也发布了带CAN外设功能的了。
CANWeb还是第一次听说

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12
515192147| | 2025-4-27 17:31 | 只看该作者
分形梦想家 发表于 2025-4-27 15:06
CAN有自己的Phy层,可以干不少的活呢!
MAC层在中端高端MCU也都有集成了。现在一些低成本的MCU也发布了带 ...

CANWeb是CAN的一个高层协议,可以通过Web页面配置、监控 CAN节点,方便CAN的编程、调试,我们有开发板可以 借给您 测试测试

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懒癌晚期患者| | 2025-4-27 17:46 | 只看该作者
CAN总线确实在实时性和鲁棒性方面表现出色,这对于汽车电子系统来说至关重要。不过,随着技术的发展,带宽和扩展性的问题确实需要关注。

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14
jobszheng| | 2025-4-27 19:45 | 只看该作者
CAN的成本还是高吧!
PHY的成本高,学习成本高。
如果使用了现场总线,是不是又要缴纳一笔授权费啊

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15
分形梦想家| | 2025-4-27 20:44 | 只看该作者
515192147 发表于 2025-4-27 17:31
CANWeb是CAN的一个高层协议,可以通过Web页面配置、监控 CAN节点,方便CAN的编程、调试,我们有开发板可 ...

听上去就是以太网转CAN嘛!

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16
AdaMaYun| | 2025-4-29 16:12 | 只看该作者
CAN总线协议还是需要注意细节的

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17
OKAKAKO| | 2025-4-29 16:44 | 只看该作者
CAN通信主要应用在汽车上

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