CAN通信の基礎と実装例

CAN通信（車載ネットワーク）の基礎と実装例

CAN（Controller Area Network）とは？

CAN（Controller Area Network）は、自動車や産業機械などの車載機器間でデータを送受信するための標準的な通信規格です。複数のECU（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が、中央のバスを介して情報を交換することで、複雑なシステムを効率的に制御できます。従来の配線方式と比較して、ノイズ耐性が高く、多端末通信にも対応できるのが特徴です。

CAN通信の仕組み

CAN通信は、マスターノードがバスにデータを送信し、他のノードはそれを受信します。バスに接続されているノードは、データを受信したことをマスターノードに通知します。この仕組みにより、データの衝突を防ぎ、データの信頼性を高めています。CAN通信では、データフレームと呼ばれるフォーマットでデータが送受信されます。データフレームには、ID（識別子）、データ、エラー検出情報などが含まれます。

CAN通信のデータフレーム

CAN通信で使用されるデータフレームは、以下の要素で構成されます。

• ステータスビット：バスの状態を表します。
• リモートID：送信元ノードの識別子です。
• データフィールド：送信するデータが含まれます。
• CRC（Cyclic Redundancy Check）：データの誤りを検出するためのチェックサムです。

CAN通信のビットレート

CAN通信のビットレートは、通信速度を決定する重要な要素です。一般的なビットレートには、250 kbps、500 kbps、1 Mbps などがあります。ビットレートは、通信の信頼性とバスの帯域幅とのバランスを考慮して選択されます。

簡単な実装例 (C言語)

以下は、CAN通信をシミュレートする簡単なC言語のコード例です。このコードは、マスターノードとスレーブノードの基本的な動作を模倣しています。

  // マスターノード
  #include <stdio.h>
  #include <time.h>

  // スレーブノードをシミュレート
  void slaveNode() {
    printf("スレーブノードからのデータ送信\n");
    // 実際には、スレーブノードはデータを受信し、処理します。
  }

  int main() {
    // スレーブノードの実行
    slaveNode();

    // 時間を一時停止 (シミュレーションのため)
    sleep(5);

    printf("マスターノードからのデータ送信\n");
    return 0;
  }

  // スレーブノードの定義 (省略)

このコードは、CAN通信の基本的な概念を示すための簡略化された例です。実際のCAN通信システムでは、より複雑なプロトコルとエラー処理が用いられます。

まとめ

CAN通信は、車載機器間の効率的なデータ交換を実現するための重要な技術です。この技術を理解することで、自動車の制御システムや産業機器の制御システムの設計・開発に貢献できます。