CAN總線拓?fù)鋱D，基本的CAN總線電路

　　一、CAN總線是什么？

　　CAN是ControllerAreaNetwork的簡稱，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，最早是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，1986年，BOSCH開發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議，后來，CAN總線通過ISO11898和ISO11595進行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

　　把汽車比如成人體，那CAN總線就是神經(jīng)系統(tǒng)，電子控制單元（ECU）就是身體的一部分，身體是由多個ECU組成的，各個ECU之間通過神經(jīng)系統(tǒng)進行通信，一個部分感知到的信息可以與另一部分共享。

　　CAN的應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。

　　二、CAN總線的作用？

　　在汽車上，CAN總線的作用就是把不同的部件連接起來，然后這些部件都執(zhí)行同一套標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這樣的好處是兼容性高，信息可以可靠共享，并且能減少整車的線束數(shù)量。

　　節(jié)點可以掛很多部件

　　三、CAN總線的優(yōu)點

　　1.簡單低成本：ECU通過單個CAN系統(tǒng)進行通信，而不是直接的復(fù)雜模擬信號線通信，這樣減少了錯誤，重量，接線和成本。

　　2.完全集中：CAN總線提供了一個接入點，可以與所有網(wǎng)絡(luò)ECU進行通信，——支持集中診斷，數(shù)據(jù)記錄和配置。

　　3.穩(wěn)定：CAN總線具有強大的抗電干擾和抗電磁干擾能力，非常適合對安全要求嚴(yán)格的應(yīng)用（例如車輛）。

　　4.高效：通過ID對CAN幀進行優(yōu)先級排序，以便優(yōu)先級最高的數(shù)據(jù)可以立即訪問總線，而不會引起其他幀的中斷。

　　四、CAN總線的歷史

　　CAN總線發(fā)展很多年了。

　　CAN之前版本：汽車ECU是復(fù)雜點對點布線。

　　1986年：博世開發(fā)了CAN協(xié)議作為解決方案。

　　1993年：CAN被采用為估計標(biāo)準(zhǔn)（ISO11898）

　　2003年：ISO11898稱為標(biāo)準(zhǔn)系列。

　　2012年：博世發(fā)布了CANFD1.0

　　2015年：CANFD協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（ISO11898-1）

　　2016年：CAN物理層，數(shù)據(jù)速率高達5Mbit/s，已通過ISO11898-2標(biāo)準(zhǔn)化。

　　如今，CANBUS已成為汽車、卡車、公共汽車、拖拉機、輪船、飛機等的標(biāo)準(zhǔn)配置。

　　五、CAN總線拓?fù)鋱D

　　從拓?fù)鋱D中可以看到一個CAN節(jié)點，主要由CPU，CAN控制器，CAN收發(fā)器組成。

　　CAN總線拓?fù)?/p>

　　1.顯性和隱性

　　CAN總線是差分線，有CAN_H和CAN_L兩根線，差分線的抗干擾能力強，外界有干擾時，幾乎同時會耦合到差分線的兩根線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消，圖中箭頭所示，雖然兩根線都受到干擾，但是兩者差值不變。

　　CAN收發(fā)器根據(jù)CAN_H和CAN_L的差值來判斷總線電平，總線電平有兩種，顯性電平和隱性電平，CAN2.0A/B規(guī)定的總線value如下：

　　有人會說，為什么顯性電平是邏輯0，是因為CAN總線采用的“線與”的規(guī)則進行總線沖裁，在CAN2.0上規(guī)定了總線上同時傳輸顯性和隱形電平時，總線是顯性，即1&0=0，所以0為顯性。

　　從下圖可以看到，ISO11898的電平和ISO11519是不一樣的，現(xiàn)在大多數(shù)都是和ISO11898一樣的。下面是兩個顯隱性電平的區(qū)別比較，同時給出了最大最小值。

　　兩種標(biāo)準(zhǔn)CAN總線電平區(qū)別

　　2.CAN收發(fā)器的作用

　　顧名思義，收發(fā)器既可以收，也可以發(fā)，收是接收CAN總線上的差分?jǐn)?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平，發(fā)送給控制器；發(fā)是將CAN控制器的TTL電平信號轉(zhuǎn)換為差分信號進行總線數(shù)據(jù)傳輸。

　　3.CAN控制器的作用

　　CAN控制器一方面接收收發(fā)器的數(shù)據(jù)，進行解析后發(fā)送給CPU；另一方面接收CPU的指令數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給CAN收發(fā)器。

　　4.120Ω終端電阻

　　高頻信號傳輸時，信號波長相對傳輸線較短，信號在傳輸線終端會形成反射波，干擾原信號，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號到達傳輸線末端后不反射。

　　對于低頻信號則不用CAN總線兩端必須連接終端電阻才可以正常工作，終端電阻應(yīng)該與通訊電纜的阻抗相同，典型值為120歐姆，其作用是匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。

　　終端電阻并不都是120Ω，以下是ISO11898協(xié)議的推薦值。

　　終端電阻取值

　　四、基本的CAN總線電路

　　如下就是CANBUS的基本電路，因為一般節(jié)點都是和OBD接口相連的，ESD保護非常重要，另一方面120Ω并不是任何時候都需要，所以電路設(shè)計時加一個JP1跳接帽比較好。

　　必要時需要在CAN_H和CAN_L預(yù)留RCEMIfilters，用來吸收EMI。

　　
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