电路基础知识——CAN总线
CAN总线协议基础知识
·
一、总线特性（半双工接线）
1、
优势及应用
•
数据传输速度高（相对），
1Mbit/s
•
抗干扰能力强（差分数据线）
•
具有自我诊断能力（错误侦测）
•
只需要一条CAN总 线控制线和电源线
•与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
•CAN总线总裁机制的实现也就实现了CAN总线的多主机模式，总线节点不存在谁主谁从的概念
2、
总线电平
CAN2.0A/B
标准规定：总线空闲时，
CAN_H
和
CAN_L
上的电压为
2.5V
显性电平（逻辑 0）：
CAN_H 3.5V CAN_L 1.5V
隐性电平（逻辑 1）：
CAN_H 2.5V CAN_L 2.5V
3、支持的最大节点数目
节点最大数量由收发器可以驱动的最小负载阻抗决定的，
为终端电阻，
为总线阻抗，
为差分输入阻抗。
| 收发器型号 | 节点数量
| 节点数量
| ||||
| TJA1050 | 25 | 4.75 | 45 | 131 | 170 | |
| TJA1050 | 25 | 4.9 | 39 | 217 | 256 | |
| PCA82C250 | 20 | 4.9 | 45 | 105 | 136 |
4、总线长度
总线通信速率越高，通信距离越短，对物理传输线的要求就越高，在双绞线、屏蔽线还是其他的传输线选择上，通信速率是一个很关键的参数。对于双绞线而言，信号在其中的传播延时时间约为，5ns/m
（典型值）。
影响总线长度的其他因素：
（ 1）信号在节点
ECU
内部的延时时间
（
2
）振荡器的容差（各个节点
ECU
内部晶振频率的差别）
这些因素加起来就形成了
CAN
总线通信中总的信号延时
5、控制器和收发器
（1）控制器
CAN
控制器主要实现了两部分的功能，
1
：数据链路层的全部功能；2
：物理层的位定时功能
（2）收发器
按照
BOSCH CAN
总线标准将
0
或
1
逻辑信号转换为标准中规定的电平，同时有反馈功能
二、ISO 标准化的 CAN 协议
CAN
协议经
ISO
标准化后有
ISO11898
标准和
ISO11519-2
标准两种。
ISO11898
和
ISO11519-2
标准对于数据链路层的定义相同，但物理层不同。
(1)
关于
ISO11898
ISO11898
是通信速度为
125kbps-1Mbps
的
CAN
高速通信标准。
目前，
ISO11898
追加新规约后，成为
ISO11898-1
新标准。
(2)
关于
ISO11519
ISO11519
是通信速度为
125kbps
以下的
CAN
低速通信标准。
ISO11519-2
是
ISO11519-1
追加新规约后的版本。
(1) ISO11898（高速）
通信速度：
125K~1Mbps，最高1Mdps
总线最大长度：40m/1Mdps
连接单元数：最大30
双绞线 （屏蔽
/
非屏蔽）
闭环总线
阻抗
(Z)
：
120
Ω
(Min.85
Ω
Max.130
Ω
)
总线电阻率
(r)
：
70m
Ω
/m
总线延迟时间：
5ns/m
终端电阻：
120
Ω
(Min.85
Ω
Max.130
Ω
)
驱动
IC ：
HA13721RPJE(RENESAS)、PCA82C250(Philips) 、
Si9200(Siliconix) 、
CF15(Bosch)
(2) ISO11519-2（低速）
通信速度：
10k~125kbps，最高 125kbps
总线最大长度：
1km/40kbps
连接单元数：
最大
20
双绞线 （屏蔽
/
非屏蔽）
开环总线
阻抗
(
Ζ
)
：
120
Ω
(Min.85
Ω
Max.130
Ω
)
总线电阻率
(
Γ
)
：
90m
Ω
/m
总线延迟时间：
5ns/m
终端电阻：
2.20k
Ω
(Min.2.09k
Ω
Max.2.31k
Ω
)
CAN_L
与
GND
间静电容量
30pF/m
CAN_H
与
GND
间静电容量
30pF/m
CAN_L
与
GND
间静电容量
30pF/m
驱动
IC ：
PCA82C252(Philips)、TJA1053(Philips) 、
SN65LBC032(Texas Instruments)
三、 CAN 协议标准规格
基于 CAN 的各种标准规格在面向汽车的通信协议分类
|
名称
|
波特率
|
规格
|
适用领域
|
|
SAE J1939-11
|
250k
|
双线式、屏蔽双绞线
|
卡车、大客车
|
|
SAE J1939-12
|
250k
|
双线式、屏蔽双绞线、
12V
供电
|
农用机械
|
|
SAE J2284
|
500k
|
双线式、双绞线（非屏蔽）
|
汽车 （高速：动力、传动系统）
|
|
SAE J24111
|
33.3k
、
83.3k
|
单线式
|
汽车 （低速：车身系统）
|
|
NMEA-2000
|
62.5k
、
125k
、
250k
、
500k
、
1M
|
双线式、屏蔽双绞线
供电
|
船舶
|
|
DeviceNet
|
125k
、
250k
、
500k
|
双线式、屏蔽双绞线
24V
供电
|
工业设备
|
|
CANopen
|
10k
、
20k
、
50k
、
125k
、
250k
、
500k
、
800k
、
1M
|
双线式、双绞线
可选（屏蔽、供电）
|
工业设备
|
|
SDS
|
125k
、
250k
、
500k
、
1M
|
双线式、屏蔽双绞线
可选（供电）
|
工业设备
|
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