CAN總線之通俗易懂----CAN物理層

CAN物理層

CAN總線

CAN總線使用不歸零(NRZ)的位填充。有兩種不同的信令狀態:顯性(邏輯0)和隱性(邏輯1)。這些信令狀態對應於所在物理層(存在幾種不同的物理層)的某種電平。模塊以線與邏輯連接到總線:哪怕只有一個節點發送邏輯0使得總線處於顯性狀態,那麼不管有多少隱形狀態的節點傳送,則整個總線都處於顯性狀態。

不同的物理層

物理層定義總線上的電平和信令方案、纜線阻抗和類似的方面。

有幾種不同的物理層:

  • 最常見的類型由CAN標準ISO11898-2部分定義的,它是雙線平衡信令方案。有時也稱爲“高速CAN”。
  • 同一個ISO標準的另一部分(ISO 11898-3)爲低總線速度定義了另一種雙線平衡信令方案。它具有容錯能力,所以即使一條總線線纜斷開或對地短路或連接到備用電池,信號都可以繼續發出。有時也稱爲“低速CAN”。
  • SAE J2411定義單線纜(當然加上接地)物理層。主要用在汽車中 – 例如GM-LAN。
  • 還有幾種專有的物理層。
  • 在沒有CAN驅動程序的早期,RS485修訂版。
  • 有關報文的詳細信息,請轉到第6頁查看多個示波器圖片。

規則規定不同的物理層不能交互操作。某些組合可能在良好的條件下工作,或看上去可以工作。例如,在同一條總線上同時使用“高速”和“低速”收發器,有時可以工作。

大量CAN收發器芯片產自Philips;其它廠商包括Bosch、Infineon、Siliconix和Unitrode。

一種常見的收發器類型是82C250,它實現ISO 11898定義的物理層。82C251是一種改進的版本。

“低速CAN”的一種常見收發器是產自Philips的TJA1054。

最大總線速度

按照標準,CAN總線的最大速度是1 Mbps。然而,一些CAN控制器能夠處理比1Mbps更快的速度,可以在特殊應用場合中使用。

低速CAN(ISO 11898-3,參見上文)最快可以達到125 kbps。

單線CAN在標準模式下可高達約50kbps,並且如果使用特殊的高速模式,諸如用於ECU編程,可以高達約100kbps。

最小總線速度

注意,一些總線收發器不允許低於特定的比特率。例如,使用82C250或82C251時,低於10kbps不會有問題。但是,如果使用TJA1050,則不能低於大約50kbps。請查閱數據表。

最大線纜長度

如果速度爲1Mbps,可以使用的最大線纜長度大約爲40米(130英尺)。這是因爲仲裁方案要求信號的峯值可以到達最遠的節點並且在位採樣之前再次返回。換言之,線纜長度受光速限制。曾有人提出提高光速,但是因爲這會產生時空交錯而被駁回。

其它的最大線纜長度是(這些是近似值) –

  • 100米(330英尺),比特率爲500kbps
  • 200米(650英尺),比特率爲250kbps
  • 500米(1600英尺),比特率爲125kbps
  • 6千米(20000英尺),比特率爲10kbps

如果使用光耦合器來提供電隔離,那麼最大總線長度會相應地減小。提示:使用快速光耦合器並通過設備查看延遲,而不是採用指定的最大比特率。

總線端接

ISO 11898 CAN總線必須進行端接。 通過在總線各端點使用120歐姆的電阻達到這個要求。端接可以達到兩個目的:

  1. 消除總線終端處的信號反射。
  2. 確保總線獲得正確的直流電電平。

不管速度快慢,ISO 11898 CAN總線始終都必須進行端接。我將重複這一點:不管速度快慢,ISO 11898 CAN總線始終都必須進行端接。對於實驗性工作,一個端接器可能就已足夠。如果沒有連接任何端接器,但是您的CAN總線仍然能夠正常工作,那麼您只是比較幸運而已。

注意,其它物理層(例如“低速CAN”、單線纜CAN和其它物理層)不一定需要進行端接。但是您的常用高速ISO 11898 CAN總線總是需要至少一個端接器。

線纜

ISO11898規定線纜阻抗標稱值爲120歐姆,但允許[108-132]歐姆區間的阻抗。

現今市場上滿足這種要求的線纜並不多。允許的阻抗區間將來很有可能會擴大。

ISO 11898針對屏蔽或非屏蔽的雙絞線而定義。單線纜標準SAE J2411的相關工作正在進行之中。

CAN連接器

對於CAN總線連接器,根本沒有任何標準!通常,每種高層協議都會定義一種或一些首選的連接器類型。常見的類型包括

  • 9針DSUB(由iCiA建議)。
  • DeviceNet和SDS使用的5針Mini-C和/或Micro-C連接器。
  • 由CANHUG提出的用於移動液壓裝置的6針Deutch連接器。
  • 參見第7頁中一些不同的連接器佈局。
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