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在2000年，ISO要求与制定CAN总线规范相关的几家公司定义一种支持时间触发（time-triggered）式CAN报文传输的协议。于是，Bernd Mueller博士， Thomas Fuehrer博士以及其他Bosch社员，与来自半导体产业和学术研究机构的专家们一同定义了一个新的CAN协议——TTCAN（Time-triggered communication on CAN）。
之后ISO又对CAN规范进行了修订，并于2003年发表了ISO 11898-1和-2标准。其中，ISO 11898-1标准描述了CAN协议的数据链路层，ISO 11898-2定义了无容错的CAN协议物理层。2004年，ISO发表TTCAN的标准ISO 11898-4。其后ISO又相继于2006年发表了描述低功耗低速CAN总线协议物理层的标准ISO 11898-3，于2007年发表了描述低功耗高速的CAN总线协议物理层的标准ISO 11898-5。.
在2011年，通用汽车与Bosch开始对CAN总线协议进行改良，希望它能有更高的数据吞吐量。虽然已经有好几家研究机构从2000开始就提出通过提高比特率增加CAN总线数据传输速度的方法，但这些方法都不够成熟，因而没有被汽车厂家所接受。通过与其他CAN专家进行合作，Bosch先开发了CAN-FD（CAN with Flexible Data-Rate）规范，然后在2012年的第十三届国际CAN会议上正式公布了这一标准。ISO于2015年正式发表了经过复审的ISO 11898-1标准，其中既包括了经典的CAN总线协议又定义了CAN-FD。然而在这一规范的标准化过程中，ISO发现了该规范在错误检测机制方面存在一些学术性的弱点，因此，除了标准的ISO 11898-1，现在还有一个非ISO标准的CAN-FD标准。
1.2.3 CAN总线的应用
20世纪80年代，德国的BOSCH公司首先将CAN总线应用于汽车内部的测控通信。现在，在欧美等国，CAN总线已被大量地应用于地应用于交通工具、机器人、各种机械设备、自动化仪表等领域[10][11]。在中国，现场总线的开发从“九•五”阶段便已经有了投资支持，其中CAN总线在国内的应用已经比较广泛。除了与国外相同的应用领域，我国还将其应用于工农业监控[12]、电厂测控[13]、火灾报警[14]、变电站控制[15]等领域。同时，各类院校及科研单位也用众多的人员和资金加强现场总线尤其是CAN总线技术的研究和开发[16][17]。
1.3 本文的主要工作
本文选题自导师近期项目，需要设计可与上位机进行冗余CAN通信，并且可以通过CANopen协议对下位驱动器进行配置的控制器。第一章介绍了选题背景，说明了CAN的优势。第二章详细介绍了CAN总线协议的内容，为之后的控制器上CAN总线模块的软硬件设计奠定基础。第三章设计了控制器CAN总线模块的硬件部分，实现了控制器与系统中其他节点之间的物理交互接口。第四章设计了CAN总线与上位机进行通信，对驱动器进行配置的程序。第五章描述了实验的情况，说明了各模块的正常工作状态。
2 CAN总线协议
2.1 CAN总线协议概述
CAN（Controller Area Network）是一种串行通信协议，它可以以非常高的安全性实现对分布式系统的实时控制。总体而言，CAN具有如下特性[18]：
报文具有优先级区别。
报文的发送具有延迟时间的保证。
可灵活配置。
在广播接收时可以实现时间同步。
系统范围具有数据一致性。
多主机。
能够识别错误并对错误进行发信。
报文发送失败后能够在下一个总线空闲时间段对改报文进行自动重发。
能够区分临时性错误和永久性故障，并主动从总线上断开故障节点。
为了取得设计透明性和实现的灵活性，根据ISO制定的OSI（Open System Interconnetction）模型（图2.1），CAN总线协议可以被划分为OSI参考模型中数据链路层（Data Link Layer）与物理层（Physical Layer）。而其中数据链路层又可被分为逻辑链路控制子层（Logical Link Control sublayer）以及媒体访问控制子层（Medium Access Control sublayer）