标准化和CAN的简短历史

标准可能读起来很无聊，但我们不能没有它们。如果没有标准，现代文明将更加困难、昂贵和危险，因为我们没有标准化消防栓。

通过Holger Zeltwanger 2015年2月16日

我们都知道标准读起来很无聊，但没有标准我们就无法工作。阅读那些不是为你的需要而制定的标准是特别乏味的。例如，ISO 11898系列是为希望实现控制器区域网络(CAN)协议的芯片制造商编写的。用户不应该阅读它们。为了节省时间，可以买一本相关的有用书籍，或者在网上搜索文章和基本信息。

自1993年以来，CAN协议已在ISO 11898标准中进行了国际标准化。最近，所有的CAN基本标准都在审查之中。ISO 11898-1标准将升级到包括CAN FD协议扩展。ISO 11898-2高速收发器标准和它的姐妹ISO 11898-5(低功率模式)和ISO 11898-6(选择性唤醒收发器)将合并成一个单一的ISO文件，使它们保持一致，更容易维护。

我们确实需要一种共享的通信方式，以便不同的实现可以交换消息。人类语言也是如此。如果我们在纸张和信封格式以及字符集上没有达成一致，我们就无法通过邮件进行交流。没有规范的键盘，没有无需翻译就能读懂的字母。

简单概括一下标准化的历史

标准化与更大的人类社区之间的互动一样古老。中国的第一位皇帝秦始皇(公元前260年至210年)不仅规范了汉字，还规范了单位制和度量衡，以及货币和车轴的宽度。

战争常常推动标准化。2500多年前，赫拉克利特说过:“战争是万物之父，也是万物之王。”在美国内战(1861年至1865年)中，联邦战胜南方的原因之一是铁路轨道的标准化。问题在于轨距的不同。邦联的铁路网大多采用宽轨铁路;只有北卡罗莱纳州和弗吉尼亚州有标准轨距线路。密西西比河以西的南部铁路轨距差异很大，使它们相互孤立，互不相连。在南北战争期间，联邦政府认识到拥有标准化轨距的军事和经济优势。政府与铁路公司合作，推广使用当时美国最常见的铁路轨距，该轨距为4英尺8½英寸。这是一种起源于英国的轨道尺寸。1864年，横贯大陆铁路规定使用这种轨距，1886年成为美国的标准轨距。

战争期间标准化的另一个例子是标准化的步枪部件，使它们可以在不同的枪支之间互换。这是托马斯·杰斐逊(Thomas Jefferson)和伊莱·惠特尼(Eli Whitney)提出的革命性想法，后者是18世纪晚期的机械工程师。同样，1917年DIN(德国标准化机构)前身的建立也有军事背景。德国工业在第一次世界大战(1914年至1918年)期间希望优化生产，因为德国和法国之间正在进行一场物质大战。

还有一些标准化好处的民事例子。1904年，巴尔的摩发生火灾。来自纽约、费城和华盛顿特区的援军来到巴尔的摩灭火。到达后，他们意识到他们的消防水管无法连接到消防栓上。有了这个教训，美国开始了许多标准化项目。1904年，ANSI(美国国家标准协会)成立。几年前，英国标准化协会(BSI)也成立了。

国际业务的增加要求世界范围内的标准化，这导致了IEC(国际电工委员会)的诞生。它的成立会议于1906年举行。委员会最初设在伦敦(英国)，1948年迁至现在的日内瓦总部。一年前，25个国家成立了ISO(国际标准化组织)来处理所有“非电气”标准。ISO的前身已经在1926年成立，但在第二次世界大战期间被暂停。今天，分工或多或少已经成为历史，因为电气设备被应用于许多行业，需要标准化。ISO也对电子产品进行了标准化，尤其是那些与电子无关的行业。这就是CAN由ISO汽车技术委员会标准化的原因;最初，汽车并没有被定义为电动和电子产品。

ISO是一个自愿组织，其成员是公认的标准权威，每个成员代表一个国家。成员们每年在大会上讨论ISO的战略目标。中央秘书处协调标准化活动并出版ISO标准。有250个技术委员会和数千个小组委员会、工作组和工作组。

独立选举委员会也有同样数量的技术工作人员。来自业界、政府、学术界、测试实验室和其他对该学科感兴趣的领域的大约1万名电气和电子专家制定了这些标准。IEC标准的数字范围从60000到79999。IEC由成员组成，这些成员被称为国家委员会(NCs)。每个NC都代表着其国家的电气技术利益。

ISO和IEC中的can相关标准

CAN协议最早是在Bosch发布的规范中描述的。从那时起，许多人仍然使用“CAN 2.0A”和“CAN 2.0B”这两个术语。然而，1993年ISO 11898标准发布，取代了包括Bosch规范在内的所有前身。ISO标准包括CAN数据链路层和CAN高速传输。1995年，ISO 11898标准扩展了一个附录，描述了使用29位CAN标识符的扩展帧格式。ISO 11898发布十年后，该文件被分成了几个部分。第一部分包括数据链路层和物理信令，第二部分是标准化的高速传输。容错，低功率传输进入ISO 11898-3。与此同时，ISO开始了基于can的卡车-拖车通信标准化。其结果在ISO 11992系列中进行了详细说明，该系列包括其自己的物理传输解决方案和基于J1939的更高层次的协议。 This series also specifies dedicated parameter groups (signals assembled to CAN messages). All these standards are published under the roof of the Technical Committee (TC) 22. Within this TC, there is also the ISO transport protocol standardized (ISO 15765-2), which serves as the base for several emission-related CAN-based diagnostic standards (ISO 15765-4). The ISO 14229-3 standard specifies unified diagnostic services (UDS) transmitted via CAN. Another CAN-related series is ISO 16844 standardizing tachograph communication for commercial vehicles. This standard is referenced by European regulations, but not much loved in the industry, especially not by truckers. They don’t like to be watched electronically.

就在2000年之后，Bosch开始通过时间触发协议扩展CAN协议。这到底是一个会话层，还是它根本不适合OSI参考模型，这个问题仍然没有答案。但是它在ISO 11898-4中被标准化，被称为TTCAN。到目前为止，它还没有进入这个行业。一些芯片制造商已经实现了它，但还没有被使用。同样的情况也发生在为基于can的网络描述基于xml的框架的ISO 15745-2-2标准上;它也从未用于工业自动化系统。我亲自参与了它的开发，但对IT专家讨论的内容知之甚少。这是一个标准，只是文书工作和占用电脑的内存空间。它们并没有真正的生态价值，尤其是考虑到旅行的时候。 Anyway, standardization can sometimes be slow and eat up a lot of work time.

ISO TC 23是ISO 11783系列(也称为Isobus)的发源地，该系列标准化了拖拉机和农业设备(所谓的农具)之间的通信。该标准基于J1939的上层协议。ISO 13628-6标准描述了使用CAN网络将传感器和仪表连接到海底控制单元的海底设备的一般要求。这些CAN应用程序使用CANopen应用层和SIIS二级设备的相关CiA 443 CANopen配置文件。

在IEC组织中，也有一些与can相关的标准。首先，必须提到IEC 61375-3-3标准。它描述了CAN网络在轨道车辆、机车和客车中的canopen特定实现。这包括一些物理层规范和一些最初在CiA 301和CiA 302中指定的功能。另一个IEC标准，IEC 61800-7-201/301，规定了驱动器和运动控制器的CiA 402 CANopen配置文件。当然，与CANopen相关的还有两个欧洲Cenelec标准:EN 50325-4规定了CANopen应用层，EN 50325-5描述了CANopen安全协议扩展。欧洲标准化机构Cenelec和CEN分别成立于1973年和1961年。今天，他们与IEC和ISO密切合作，以避免双重标准化。换句话说，他们不会尝试重新发明轮子。

没有发起者和编辑就没有标准

说白了，所有的标准化活动都是由个人或公司的利益驱动的，有时两者兼而有之。博世支持目前有关ISO 11898系列的活动。C&S集团执行CAN硅的相关一致性测试，支持所有一致性测试计划。当然，市场领先的半导体制造商和一些汽车制造商在追求CAN标准化上投入了大量精力。

ISO 11898-1的编辑是来自Bosch的Florian Hartwich。在文件的开发过程中，不同的专家做出了许多贡献，特别是通用汽车、梅赛德斯和瑞萨。相关的CAN一致性测试计划，在ISO 16845-1中标准化，由C&S集团的Andreas Meidrodt编辑。他的同事Christoph Wosnitza负责ISO 16845-2的文书工作，ISO 11898-6(选择性唤醒CAN收发器)的一致性测试计划。恩智浦的Bernd Elend自愿担任高速收发器协调标准(ISO 11898-2)的编辑。如果没有这些编辑，他们也会花一些空闲时间编辑文档，这些标准就无法满足ISO规则规定的最后期限。

每个ISO或IEC小组都需要一个召集人和一个秘书。秘书通常是国家标准化机构的代表。召集人的志愿者总是受欢迎的，因为这个职位是无薪的。有时会有关于谁得到哪个位置的政治讨论和争论，因为任何国家或公司都不应该在一个集团中占据主导地位。传统上，德国在与汽车相关的委员会中有很强的代表性。标准化不仅具有技术层面;它还有一个政治问题。

标准化进程缓慢

与技术的发展相比，标准化的进程有时是缓慢的。正因为如此，技术往往先被引入，然后才被标准化。标准化进程缓慢，因为各方都应该有机会对所提供的草案和建议发表评论。从积极的方面来看，这个缓慢的过程避免了很快就会消失的标准化技术。虽然一开始我觉得等待很痛苦，但我已经学会了更放松和耐心。例如，当我们开始标准化CAN FD协议时，只有Bosch和其他一些专家真正开发了该协议。但是，在我们准备委员会草案进行投票时，我们收到了其他专家的许多宝贵意见和意见。最后，这改进了CAN FD协议，并将提高其在业界的接受度。当然，标准化过程不应该慢到永远不发布文档。因此，ISO和IEC制定了必须满足的项目截止日期。

尽管如此，阅读标准还是很无聊，特别是如果您不熟悉特定的标准化语言。但是我们需要这些关于如何编写标准的正式规则。我们需要一个标准来告诉我们如何创建标准。其中一个原因是，在将标准翻译成英语和法语这两种官方语言以外的语言时，避免误解和误读。

- Holger Zeltwanger是CAN自动化董事总经理;由CFE Media数字项目经理Anisa Samarxhiu编辑，asamarxhiu@cfemedia.com

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