Controller Area Network – CAN Bus là gì?

Controller Area network – CAN bus hay CAN là một công nghệ mạng nối tiếp dùng cho các phương tiện giao thông, đặc biệt là xe hơi. CAN được thiết kế để các vi điều khiển và các thiết bị giao tiếp với nhau mà không cần thông qua máy tính. Hiện nay CAN cũng đã trở thành một tiêu chuẩn phổ biến trong tự động hóa công nghiệp và các ngành khác.

Lịch sử phát triển
Việc phát triển mạng CAN được bắt đầu từ năm 1983 bởi Công ty Robert Bosch GmbH. Sau đó, giao thức được chính thức công bố vào năm 1986 tại đại hội của Hiệp hội Kĩ sư ô tô (Society of Automotive Engineers, SAE) ở Detroit, Michigan, Mỹ. Năm 1987, những chíp điều khiển CAN đầu tiên xuất hiện ở nhà sản xuất linh kiện bán dẫn Intel và sau đó là bởi Philips.

Năm 1992, Thành lập nhóm các nhà sử dụng và sản xuất CAN quốc tế: Hội CAN tự động hóa (CiA). Hội CiA xuất bản giao thức Lớp ứng dụng CAN (CAN Application Layer, CAL). Những chiếc xe Mercedes-Benz đầu tiên được trang bị CAN xuất hiện. Sau đó vào năm 1993, tiêu chuẩn ISO 11898 được xuất bản.

Tiêu chuẩn ISO 11898 được sửa đổi (định dạng khung mở rộng) năm 1995. CiA xuất bản giao thức CANopen.

CiA (CAN in Automation): Là nhóm các nhà sản xuất và sử dụng trên thế giới phát triển và hỗ trợ CANopen và các giao thức CAN cơ bản lớp cao hơn khác. Đây là tổ chức phi lợi nhuận được thành lập từ năm 1992 để cung cấp thông tin về công nghệ CAN cơ bản, sản xuất và tiếp thị. Có khoảng 500 công ty là thành viên của tổ chức phi lợi nhuận này và có trụ sở chính đặt tại Nuremberg, Đức.

DeviceNet và CANopen: là hai chuẩn quy định hoạt động của CAN ở lớp cao hơn (Application Layer) dựa trên chuẩn CAN (Chuẩn CAN quy định việc thực thi giao thức ở lớp Liên kết dữ liệu (Data Link Layer) và lớp vật lý (Physical Layer))



Ưu điểm

• Đơn giản, chi phí thấp: bus CAN chỉ có 2 dây giúp kết nối các module điều khiển với nhau dễ dàng hơn khi so sánh với cách làm truyền thống.Kèm theo đó là nhiều lợi ích về việc dễ lắp đặt và dễ sửa chữa, bảo trì khi có sự cố.
• Tạo ra một giao thức chung để nhiều nhà cung cấp khác nhau có thể phát triển các module điều khiển tương thích với nhau
• Tính ưu tiên của thông điệp (Prioritization of messages): mỗi thông điệp được truyền ra từ một nút (node) hay trạm (station) trên bus CAN đều có mức ưu tiên. Khi nhiều thông điệp được truyền ra bus cùng lúc thì thông điệp có mức ưu tiên cao nhất sẽ được truyền. Cá thông điệp có mức ưu tiên thấp hơn sẽ tạm dừng và được truyền lại khi bus rảnh. Việc xác định mức ưu tiên của thông điệp dựa trên cấu tạo (cấu trúc) thông điệp và cơ chế phân xử quy định trong chuẩn chuẩn CAN.
• Cấu hình linh hoạt: cho phép thiết lập cấu hình thời gian bit, thời gian đồng bộ, độ dài dữ liệu truyền, dữ liệu nhận, …
• Nhận dữ liệu đa điểm với sự đồng bộ thời gian: một thông điệp có thể được nhận bởi nhiều node khác nhau trong bus cùng lúc. Tất cả các node trên bus đều có thể thấy thông điệp đang truyền trên bus, tùy vào cấu hình ở mỗi node mà node sẽ quyết định có chấp nhận thông điệp này hay không.
• Nhiều master (multimaster)
• Phát hiện và báo hiệu lỗi: Mỗi thông điệp có kèm theo mã CRC (Cyclic Redundancy Code) để thực hiện kiểm tra lỗi. Nếu lỗi xuất hiện, node nhận sẽ bỏ qua thông điệp lỗi và truyền khung báo lỗi (error frame) lên bus CAN. Mỗi node trong bus có bộ đếm quản lý lỗi truyền nhận riêng để xác định trạng thái lỗi của chính nó. Nếu lỗi xuất hiện quá nhiều, một node có thể tự động ngắt khỏi bus. Ngoài ra còn một số dạng lỗi khác có thể được phát hiện với chuẩn CAN.
• Tự động truyền lại các thông điệp bị lỗi khi bus rảnh: Một thông điệp được truyền ra bus nếu bị lỗi thì sẽ không mất đi mà node truyền thông điệp này sẽ giữ nó lại và tự động phát lại thông điệp này khi bus CAN rảnh cho đến khi thành công. Điều này giúp đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu trong bus

Nguồn tham khảo:
https://switchcongnghiep.com.vn/controller-area-network-can-bus-la-gi/