Was ist CAN-Bus? Kommunikationsprotokoll für Echtzeit-Datenaustausch zwischen Embedded-Systemen

Was ist CAN-Bus?

CAN-Bus (Controller Area Network) ist ein serielles Kommunikationsprotokoll für zuverlässigen, effizienten und echtzeitfähigen Datenaustausch zwischen elektronischen Komponenten – ganz ohne zentrale Host-CPU. Ursprünglich in den 1980er-Jahren von Bosch für die Fahrzeugelektronik entwickelt, findet CAN-Bus heute breite Anwendung in der industriellen Automatisierung, Medizintechnik, Land- und Baumaschinen sowie in IoT-Umgebungen.

Wie funktioniert CAN-Bus?

Beim CAN-Bus sind alle angeschlossenen Geräte (sogenannte Nodes) über ein gemeinsames Kommunikationsmedium – den Bus – verbunden. Jedes Gerät kann Daten senden und empfangen. Die Kommunikation basiert auf einem Prioritätssystem, bei dem die wichtigsten Nachrichten zuerst übertragen werden.

Im Gegensatz zu IP-basierten Netzwerken verwenden CAN-Bus-Systeme keine Adressen zur Identifikation der Teilnehmer, sondern Message IDs, die den Nachrichtentyp beschreiben. Dies macht das Netzwerk besonders modular, skalierbar und fehlertolerant.

Zentrale Merkmale des CAN-Bus

• Bidirektionaler Datentransfer über ein Leitungspaar
  Nur ein Twisted-Pair-Kabel ist nötig, um mehrere Geräte zu verbinden.
• Störsichere Kommunikation
  Differenzielle Signalübertragung sorgt für hohe elektromagnetische Verträglichkeit (EMV).
• Nachrichtenbasiertes Protokoll
  Nachrichten werden priorisiert versendet – ideal für Echtzeitanforderungen.
• Robust und zuverlässig
  Funktioniert auch unter extremen Bedingungen und bei elektrischen Störungen.
• Fail-Safe-Mechanismus
  Bei Übertragungsfehlern erkennt das Protokoll Konflikte selbstständig und setzt die Kommunikation fort.

Anwendungsbereiche von CAN-Bus

• Fahrzeugelektronik
  Kommunikation zwischen Motor, ABS/ESP, Getriebe, Airbag, Beleuchtung, Cockpit und Komfortsystemen.
• Industrielle Automatisierung
  Ansteuerung von Motoren, Sensoren und HMIs über Embedded-Controller, z. B. in Robotik oder Produktionslinien.
• Land- und Baumaschinen
  Hydraulik, Steuerung und Telemetrie werden über ein einziges CAN-Netzwerk gekoppelt.
• Gebäudeautomation und HLK
  Lokale Kommunikation zwischen Steuerungen in intelligenten Gebäuden.
• IoT und Edge-Devices
  Einsatz in Mikrocontrollern und Gateways für Datenerfassung und Analyse.

Vorteile von CAN-Bus

• Weniger Verkabelung
  Zweiadrige Verbindung statt separater Leitungen pro Signaltyp.
• Echtzeitkommunikation
  Durch priorisierte Datenübertragung geeignet für zeitkritische Prozesse.
• Kosteneffizient
  Einfache Netzwerkstruktur, minimaler Hardwareaufwand.
• Hohe Zuverlässigkeit
  Geringe Störanfälligkeit, automatische Fehlererkennung und -korrektur.
• Skalierbarkeit
  Unterstützung von Dutzenden von Nodes – ohne zentrale Steuerungseinheit.

Varianten des CAN-Bus

• CAN 2.0A/B – Ursprüngliche Spezifikation (11- oder 29-Bit-Identifier)
• CAN FD (Flexible Data Rate) – Höhere Datengeschwindigkeiten und größere Nutzlasten (bis zu 64 Bytes pro Nachricht)
• LIN, FlexRay, MOST – Alternative Protokolle für spezielle Anforderungen in der Fahrzeugtechnik

Weitere Informationen

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