CAN和CANFD協(xié)議簡介（上）

與傳統(tǒng)CAN相比，CAN FD可以將網(wǎng)絡(luò)帶寬提高3到8倍，效率可從50%提升到90%，從而為數(shù)據(jù)的增長提供了一種簡單的解決方案。

2. CAN協(xié)議

2.1 物理層

與I2C、SPI等具有時(shí)鐘信號(hào)的同步通訊方式不同，CAN通訊并不是以時(shí)鐘信號(hào)來進(jìn)行同步的，它是一種異步通訊，只具有CAN_High和CAN_Low兩條信號(hào)線， 共同構(gòu)成一組差分信號(hào)線，以差分信號(hào)的形式進(jìn)行通訊。

CAN物理層的形式主要有兩種：閉環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)和開環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)。

2.1.1 閉環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)

如下所示的圖中的CAN通訊網(wǎng)絡(luò)是一種遵循ISO11898標(biāo)準(zhǔn)的高速、 短距離“閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)”，它的總線最大長度為40m，通信速度最高為1Mbps，總線的兩端各要求有一個(gè)“120歐”的電阻。

2.1.2 開環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)

如下所示的圖中的是遵循ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)的低速、遠(yuǎn)距離“開環(huán)網(wǎng)絡(luò)”，它的最大傳輸距離為1km， 最高通訊速率為125kbps，兩根總線是獨(dú)立的、不形成閉環(huán)，要求每根總線上各串聯(lián)有一個(gè)“2.2千歐”的電阻。

2.1.3 ISO11898（閉環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)）和11519-2 （開環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)）協(xié)議的不同點(diǎn)

ISO11898 和 ISO11519-2 標(biāo)準(zhǔn)對于數(shù)據(jù)鏈路層的定義相同，但物理層不同。

ISO11898是通信速度為125kbps-1Mbps的CAN高速通信標(biāo)準(zhǔn)。

ISO11519是通信速度為125kbps以下的CAN低速通信標(biāo)準(zhǔn)。

下圖描述了ISO11898和11519-2物理層的主要不同點(diǎn)。

用戶需根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)定通信速度及總線長度。

2.1.4 CAN協(xié)議中的差分信號(hào)

差分信號(hào)又稱差模信號(hào)，與傳統(tǒng)使用單根信號(hào)線電壓表示邏輯的方式有區(qū)別，使用差分信號(hào)傳輸時(shí)，需要兩根信號(hào)線，這兩個(gè)信號(hào)線的振幅相等， 相位相反，通過兩根信號(hào)線的電壓差值來表示邏輯0和邏輯1。

CAN協(xié)議中對它使用的CAN_High及CAN_Low表示的差分信號(hào)做了規(guī)定， CAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)表示的信號(hào)邏輯參見下表。

以高速CAN協(xié)議為例，當(dāng)表示邏輯1時(shí)(隱性電平)，CAN_High和CAN_Low線上的電壓均為2.5v， 即它們的電壓差VH-VL=0V；而表示邏輯0時(shí)(顯性電平)， CAN_High的電平為3.5V，CAN_Low線的電平為1.5V， 即它們的電壓差為VH-VL=2V。例如，當(dāng)CAN收發(fā)器從CAN_Tx線接收到來自CAN控制器的低電平信號(hào)時(shí)(邏輯0)， 它會(huì)使CAN_High輸出3.5V，同時(shí)CAN_Low輸出1.5V，從而輸出顯性電平表示邏輯0。

在CAN總線中，必須使它處于隱性電平（邏輯1）或顯性電平（邏輯0）中的其中一個(gè)狀態(tài)。假如有兩個(gè)CAN通訊節(jié)點(diǎn)，在同一時(shí)間，一個(gè)輸出隱性電平， 另一個(gè)輸出顯性電平，類似I2C總線的“線與”特性將使它處于顯性電平狀態(tài)，顯性電平的名字就是這樣來的，即可以認(rèn)為顯性具有優(yōu)先的意味。

由于CAN總線協(xié)議的物理層只有1對差分線，在一個(gè)時(shí)刻只能表示一個(gè)信號(hào)，所以對通訊節(jié)點(diǎn)來說，CAN通訊是半雙工的，收發(fā)數(shù)據(jù)需要分時(shí)進(jìn)行。在CAN的通訊網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)楣灿每偩€，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中同一時(shí)刻只能有一個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，其余的節(jié)點(diǎn)在該時(shí)刻都只能接收。