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CAN总线(一)——CAN总线是什么,在哪用,怎么用?

1. CAN总线是啥

2. CAN总线简介

2.1 CAN总线标准

2.3 CAN收发器

2.4 差分信号

连接器-toc" style="margin-left:40px;">2.5 CAN总线连接器


1. CAN总线是啥

总线是啥?

分类总线的方法有很多,比如分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线,不管是什么,英文都叫BUS,也就是说,公共汽车,也就是说,总线是一样的。只要你在公要你在公共汽车的运行线上,你就可以上车。上车点是公共汽车站。同一总线已连接。添加节点(设备)。节点连接可以将数据放在总线上并传输到其他节点。

CAN总线是广播类型的总线。这意味着所有节点都能听到所有传输的报纸。报纸不能单独发送到指定节点;所有节点将始终捕获所有报纸。CAN硬件可以提供本地过滤功能,使每个节点有选择地响应报纸。

自20世纪80年代以来,汽车ECU例如,越来越多ABS,电控门窗,电子燃油喷射装置。如果仍采用传统的点对点布线方式,即电线段与开关连接,另一端与电气设备连接,将导致车辆电线数量急剧增加,导致线束冗余和维护成本增加。这对汽车的线束分布和信息通信提出了更高的要求。总线技术可实现信息的实时共享,解决了中线束多、布线困难、成本高等问题。CAN(Controller Area Network)总线技术应运而生。

2. CAN总线简介

CAN汽车电子产品由德国开发和生产BOSCH公司开发,最终成为国际标准(ISO11519)是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线是多主控(Multi-Master)总线系统。传统的总线系统统USB或在总线控制器的协调下,以太网实现了从A节点到B节点的大量数据传输。CAN网络新闻是广播式的,即网络上所有节点同时检测到的数据都是一致的,是基于新闻广播模式的串行通信总线。

CAN总线的许多优点使其得到了广泛的应用,如最高传输速度到1Mbps, 最远的通信距离是10km,多主结构无损位仲裁机制。

CAN总线标准规定了物理层和数据链路层,用户需要定制应用层。CAN物理层和数据链路层的标准仅不同。ISO11898;应用层:在不同的应用领域使用不同的应用层标准。

连接在CAN总线上的设备称为节点设备(CAN Node),CAN网络的拓扑一般为线型。最常用的线束是双绞线,在线传输为对称的差分电平信号。下图为CAN节点主要包括总线网络示意图Host、控制器和收发器。Host常集成有CAN控制器,CAN控制器负责处理协议的相关功能,以减少Host的负担。CAN接收器将控制器连接到传输媒体。控制器和总线收发器通常通过光耦或磁耦隔离,即使总线过压损坏收发器、控制器和Host还可以保护设备。

在发送数据时,CAN通过控制器发送的二进制编码CAN_Tx线发送到CAN收发器,然后通过收发器将普通逻辑电平信号转换为差分信号,通过差分线CAN_High和CAN_Low输出到CAN总线网络。相反,接收数据的过程。使用差分信号可以获得更好的电磁兼容性。因此,CAN物理传输媒介只需要两条线。

高速CAN总线最高信号传输率为1Mbps,支持最长距离40m。ISO11898-2要求在高速CAN总线两段安装RL(由于电缆的特性阻抗为120,端接电阻一般为120 ?,为了模拟无限远的传输线。)消除反射。CAN最高速度只有125Kbps,所以ISO11898-3没有端接要求。

由于传输距离越大,信号延迟越大,总线上的信号速率也会相应降低,以确保消息的正确采样。下图显示了推荐信号速率和距离之间的关系。

CAN总线分高速CAN和低速CAN,收发器也分为高速CAN收发器(1Mbps)和低速CAN收发器(125Kbps)。低速CAN也叫Fault Tolerance CAN,这意味着即使总线上的一条线失效,总线仍然可以通信。就像串口MAX3232用作电平转换,CAN收发器的作用则是把逻辑信号转换为差分信号。

CAN通常情况下,正常通信只需要两条信号线。在差分信号中,逻辑0和逻辑1是用两根差分信号线的电压差来表示。在逻辑1中,CAN_High和CAN_Low电压差小于0.5V称为隐性电平(Recessive);逻辑0,CAN_High和CAN_Low电压差大于0.9V,称为显性电平(Dominant)。

高速CAN

低速容错CAN (Fault Tolerance CAN)

实际上使用了差分信号CAN_HIGH减去CAN_LOW5.V代表1, 0V代表0,在差分信号中:

  • 0V---------逻辑1-隐形电平
  • 2.0V-------逻辑0-显性电平

显性电平优先于隐形电平。

CAN总线遵循线与机制:显性位可覆盖 覆盖隐性位置;只发送所有节点 送隐性位, 总线处于隐性状态 状态CAN显性优先的特点是总线。

处理器一般嵌入式MCU的CAN接口出来的是CAN TXD和CAN RXD,一手一发,但实际收到CAN网络中还需要收发器,收发器输出差异信号CANH和CANL,如下图所示。

 

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