控制器局域网(CAN)为串行总线通讯协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布式实时控制。由于在CAN V2.0规范标准中，只规定了物理层和数据链路层，实际上，即使在执行一些非常简单的基于CAN的分布式系统时，除了这两层基本的服务之外，还要求或希望有更多功能。制定并开发CAN应用层协议可弥补CAN V2.0的不足，在原有基础上实现更多、更完善的功能。 本文采用PHILIPS公司推出的集成在片CAN控制器的高性能8位单片机87C591，以CAN技术规范2.0A为标准，从可行性、高效率出发，按系统的特点设计了一种数据传递格式，它解决了CAN V2.0规范只能传递小于8字节数据的缺点，实现了大于8字节数据的准确传输。在此数据格式的基础上设计并开发了CAN应用层通信协议，并建立了可靠的收发机制、管理机制和错误处理机制共同维护协议的运转，实现了CAN总线数据方便快捷的传输。同时，根据目标系统的要求并结合本系统的特点，对所传输的信息进行分类总结，确定了信息标识符ID的分配和定位。 另外，本文给出了实验分析和实验结果，验证了协议的可行性和正确性。基于P87C591单片机的CAN总线应用层协议，经过试验验证协议运行良好可行。而且已经在国家863计划课题中得到应用。