CAN   Controller Area Network  

(2020-05-12)
1. CAN (Controller Area Network)자동차네트워크 구현을 안정성,실시간성을 갖춘 시리얼 버스 방식으로 표준화한 것
     - 자동차 이외에 항공우주,선박,의료,공장자동화 산업 등에도 활용
        . 산업화된 필드 버스들 중에서 학계와 산업계 모두 광범위한 지지기반 획득


2. CAN 역사, 표준화

  ㅇ 역사
     - 1985년 벤츠社 요구에 의해 자동차 부품업체 Bosch社에서 차량용 네트워크로 최초 개발
        . 높은 무결성시리얼 버스 시스템으로서 차량용 네트워크산업 표준으로 부상
     - 1993년에는 ISO에서 국제 표준 규격 (ISO 11898)으로 제정
     - 1994년부터 CANopen, DeviceNet 등 CAN 관련 여러 상위 레벨 프로토콜표준화

  ㅇ 주요 버전
     - v1.0 : 1986년경 초기버전, 125 kbps급
     - v2.0A : 1991년경, 1 Mbps급
     - v2.0B 또는 v3.0 : 헤더메세지 식별자 영역을 기존 11 비트에서 29 비트로 확장

  ㅇ 표준화 규격 
     - ISO 11898-1 : 데이터링크계층물리신호 (CAN 프로토콜 속성 및 운영 등)
        . 프레임 포멧 차이점
           .. 표준 CAN 2.0A : 11 비트 식별자 기반으로 노드 구별
           .. 확장 CAN 2.0B : 29 비트 식별자 기반으로 노드 구별
     - ISO 11898-2 : 고속 매체 접근
     - ISO 11898-3 : 저속 고장 허용미디어 기반 인터페이스
     - ISO 11898-4 : 시간 기반 CAN
     - ISO 11895   : 고속 CAN과 저전력 어플리케이션


3. CAN 기술적 특징

  ㅇ 최대 전송률  : 1 Mbps
     - 저속 모드 : 10 ~ 125 kHz (ISO 11519)
     - 고속 모드 : 125 kbps ~ 1 Mbps (ISO 11898-2)

  ㅇ 전기적 잡음 환경에 대한 강한 면역성
     - 하드웨어적 처리
        . 통신 프로토콜(프레임),에러 처리를 하드웨어적으로 처리
     - 전기적 잡음 환경에 강함
        . 2개의 꼬임 쌍선에 의한 차동 직렬 버스 사용으로, 전자파,잡음에 대해 강한 내성을 갖음
     - 오류검출오류정정 부호화/복호화 기능 활용

  ㅇ 메세지 지향성 프로토콜 (Message-Oriented Protocol)
     - 노드 주소가 아닌, 메세지 우선순위 ID에 따라,
     - 수신 노드가 자신에게 필요한지를 판단(ID 기반)하며, 수신 또는 무시함
     - 즉, 메시지 식별자(ID) 간 우선 순위 지원
        . 두 메세지가 동시 송신시, 우선순위 높은 메세지가 먼저 전송됨
        . 낮은 우선순위 메세지는 후에 재전송됨
     - 식별자 값이 낮을수록 우선순위가 높음

  ㅇ 다중 마스터 통신방식 (Multi Master Communication)
     - 버스 통제를 위한 감독자 노드(Bus Master)의 필요 없음
        . 모든 노드동등 권한
     - 매체 비었을 때, 자발적 송신,자동 재 전송 기능 등
     - 신호충돌 대책 : CSMA/CD + AMP 
        . (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection with Arbitration on Message Priority)
     - 하나의 CAN 버스에, 모든 노드멀티드롭 형태로 공유 

  ㅇ 전송 방식 : 반이중 통신
     - 한 노드가 송신하면, 나머지 노드들은 수신 만 함

  ㅇ 전송 데이터 단위 : 8 바이트 (산업용/차량용 제어 장치에 적합)

  ㅇ 저렴한 전송매체 사용 가능 등 


4. CAN 기술적 구성

  ㅇ CAN 노드 구성
     - 마이크로 컨트롤러, CAN 컨트롤러, CAN Transceiver

  ㅇ CAN 계층 : 3계층 구성
     - 응용계층 (사용자 지정)
     - 데이터링크계층 
        . LLC 부계층
        . MAC 부계층
     - 물리계층 (매체는 자유롭게 선택 가능)

  ㅇ CAN 통신의 4가지 프레임 타입
     - 데이터 프레임 (Data Frame) : 일반적인 데이터 전송
     - 리모트 프레임 (Remote Frame) : 수신 노드에서 송신 노드에게 데이터 송신 요청
     - 에러 프레임 (Error Frame) : 에러 감지시 시스템에 알림
     - 오버로드 프레임 (Overload Frame) : 메세지 동기화


5. CAN 메세지 프레임 구조

    
  ㅇ SOF (Start of Frame) : 메세지 시작을 알림
  ㅇ Arbitration Field : 메시지를 식별하고, 메시지의 우선순위를 지정
     - 2개 다른 포멧 : 11 비트 중재 ID (기존), 29 비트 중재 ID (확장)
  ㅇ Control Field : 
  ㅇ Data Field
     - 8바이트까지 사용 가능
  ㅇ (...편집중...)


[차량 통신] 1. 차량 통신 2. CAN 3. DSRC 4. 텔레매틱스 5. AMI-C

 
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