一文整理CAN协议相关的ISO标准

作者 | 海角

出品 | 焉知

1. 物理层

1.1 ISO 11898-1:2015

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第1部分：数据链路层和物理信号

内容：定义了CAN总线的数据链路层和物理信号规范，包括位定时、错误检测和处理、帧格式等。物理层主要负责在物理介质上传输原始的比特流，涉及到物理介质的特性，如电缆的类型、光纤的规格、无线信号的频段等。它定义了物理接口的机械、电气、功能和规程特性。

类比：在物流模型中，物理层类似于运输工具，如卡车的车身结构、火车的轨道规格、轮船的船体大小和承载能力等，这些都是物理基础。物理层为数据传输提供了物理载体，确保数据能够在物理介质上正确传输。

1.2 ISO 11898-2:2015

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第2部分：高速介质访问单元（High-speed Medium Access Unit）

内容：定义了高速CAN总线的物理层规范，适用于传输速率高达1 Mbit/s的CAN总线。这一标准确保了高速CAN总线的稳定性和可靠性。

类比：在物流模型中，高速CAN总线类似于高速运输工具，如高速列车或飞机，适用于快速、高效的运输需求。

1.3 ISO 11898-3:2006

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第3部分：低速、容错介质访问单元（Low-speed, fault-tolerant Medium Access Unit）

内容：定义了低速CAN总线的物理层规范，适用于传输速率低于125 kbit/s的CAN总线，具有容错功能。这一标准确保了低速CAN总线的稳定性和容错能力。

类比：在物流模型中，低速CAN总线类似于低速运输工具，如拖拉机或小型货车，适用于低速、稳定的运输需求。

1.4 ISO 11898-4:2004

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第4部分：时间触发通信（Time-Triggered Communication）

内容：定义了时间触发CAN（TTCAN）的规范，适用于需要精确时间同步的应用。这一标准确保了时间触发通信的准确性和可靠性。

类比：在物流模型中，时间触发通信类似于定时运输服务，如定时班车或定时货运，确保货物在预定时间到达目的地。

1.5 ISO 11898-5:2007

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第5部分：低功率介质访问单元（Low-power Medium Access Unit）

内容：定义了低功耗CAN总线的物理层规范，适用于需要节能的应用。这一标准确保了低功耗CAN总线的能效和稳定性。

类比：在物流模型中，低功耗CAN总线类似于节能运输工具，如电动自行车或电动小车，适用于节能、环保的运输需求。 

1.6 ISO 11898-6:2008

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN） — 第6部分：高功率介质访问单元（High-power Medium Access Unit）

内容：定义了高功耗CAN总线的物理层规范，适用于需要高功率传输的应用。这一标准确保了高功耗CAN总线的稳定性和可靠性。

类比：在物流模型中，高功耗CAN总线类似于高功率运输工具，如重型卡车或大型船舶，适用于高功率、高负载的运输需求。

2. 数据链路层

2.1 ISO 15765-2:2013

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN）上的诊断通信 — 第2部分：网络层服务

内容：定义了在CAN总线上实现长消息传输的协议，即ISO-TP（ISO Transport Protocol）。由于CAN总线的最大数据帧长度为8字节，ISO-TP 规定了如何将较长的消息分割成多个CAN帧进行传输，并在接收端重新组装。

类比：在物流模型中，ISO-TP 类似于货物的装载和固定，确保货物在运输工具上正确放置，防止在运输过程中损坏或丢失。例如，使用绳索固定货物、将货物放置在合适的货架上，并且要记录货物在运输工具上的位置信息（类似 MAC 地址，用于识别货物在运输工具这个 “局部网络” 中的位置）。

3. 网络层

3.1 ISO 15765-3:2009

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN）上的诊断通信 — 第3部分：应用层

内容：定义了应用层的诊断服务和数据格式，确保诊断请求和响应的标准化。这部分与ISO 14229（UDS协议）紧密相关，提供了实现UDS服务的具体指导。 

类比：在物流模型中，网络层类似于运输路线规划，需要考虑起点和终点、途经的城市或港口、交通状况、运输成本等因素。就像网络层根据 IP 地址等信息选择最佳路径一样，物流路线规划要根据货物的起点、终点和各种约束条件来确定最优的运输路线，以确保货物能够高效、安全地到达目的地。

4. 传输层

4.1 ISO 15765-4:2011

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN）上的诊断通信 — 第4部分：网络管理和传输层

内容：详细描述了网络管理和传输层的实现，包括诊断会话的管理、错误处理和网络配置。

类比：在物流模型中，传输层类似于运输过程中的调度和管理，确保货物按时、按顺序到达目的地。例如，对于整车运输，要安排司机的工作时间、休息时间，监控车辆的行驶状态；对于多式联运，要协调不同运输方式之间的衔接，如货车与火车、火车与轮船之间的转运。这就像传输层要保证数据的可靠传输一样，物流运输过程中的调度要保证货物的顺利运输。

5. 会话层

5.1 ISO 14229-1:2013

标题：道路车辆 — 统一诊断服务（UDS） — 第1部分：诊断服务

内容：定义了统一诊断服务（UDS）的各种诊断服务，包括服务标识符（SID）和相应的请求与响应格式。这些服务适用于车辆的各种电子控制单元（ECUs）。

类比：在物流模型中，会话层类似于货物交接的协调安排，需要协调发货方、运输方和收货方之间的交接时间、地点和方式。例如，在港口货物的装卸过程中，要协调船运公司、码头装卸公司和收货人的工作，确定货物从船上卸下的时间、放置的位置以及收货人提货的时间等，这类似于会话层对会话的协调管理。   

6. 表示层

6.1 ISO 14229-2:2013

标题：道路车辆 — 统一诊断服务（UDS） — 第2部分：数据链接层和物理层

内容：定义了UDS在不同网络（如CAN、LIN、FlexRay和以太网）上的实现方法，包括数据链路层和物理层的规范。

类比：在物流模型中，表示层类似于货物的包装和标识，货物的包装上会有各种标识，如货物的名称、数量、重量、发货地、收货地、条形码或二维码等信息。这些标识可以让不同环节的工作人员正确识别货物，并且根据包装上的说明进行操作。例如，对于易碎品的包装会有特殊的标识，提醒工作人员小心搬运；通过扫描条形码可以获取货物的详细信息，这类似于表示层对数据的表示和转换功能。

7. 应用层

7.1 ISO 15765-5:2013

标题：道路车辆 — 控制器局域网（CAN）上的诊断通信 — 第5部分：一致性测试

内容：提供了测试方法和程序，确保实现ISO 15765标准的设备和系统的一致性和互操作性。

类比：在物流模型中，应用层类似于货物交付和使用，货物交付给用户后，用户开始使用货物，这就相当于应用层的功能。例如，用户购买的商品通过物流运输到达后，用户可以打开包装使用商品，就像在网络中用户通过应用层的服务来使用数据一样。   

总结

通过上述分析，我们可以看到，CAN协议相关的ISO标准可以很好地用OSI模型的七个层次来归纳和整理。每个层次的标准都对应了物流模型中的一个环节，通过这种方式，不仅能够更好地理解每个标准的内容和重点，还能够清晰地看到这些标准之间的关联和互补关系。希望本文能够帮助读者更好地理解和记忆CAN协议相关的ISO标准，为实际应用提供有力的支持。