CAN总线的优势与局限性

只看该作者 · 2025-2-28 15:28

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。

只看该作者 · 2025-2-28 16:09

鲁棒性好啥意思啊

只看该作者 · 2025-2-28 16:12

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)

只看该作者 · 2025-2-28 16:24

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。