CAN物理層教學(xué)課件

1.5CAN-bus物理層CAN-bus物理層簡(jiǎn)介ISO/OSI模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層邏輯鏈路子層媒介訪(fǎng)問(wèn)控制子層物理信號(hào)子層物理介質(zhì)連接

驅(qū)動(dòng)器、收發(fā)器介質(zhì)相關(guān)接口連接器CAN-bus網(wǎng)絡(luò)物理層把各種信息轉(zhuǎn)換成物理信號(hào)，并將這些信號(hào)傳輸?shù)狡渌繕?biāo)設(shè)備。對(duì)于不同的CAN-bus標(biāo)準(zhǔn)，僅物理層不相同由收發(fā)器轉(zhuǎn)換由電纜傳輸TJA1050常用收發(fā)器：雙絞線(xiàn)常用電纜：目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充CAN收發(fā)器010111TXDRXDGNDVccSVioCANHCANLCAN收發(fā)器101000將邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成物理信號(hào)。此收發(fā)器轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)為差分電平信號(hào)。將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯信號(hào)。此收發(fā)器將差分電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為邏輯信號(hào)。負(fù)責(zé)邏輯信號(hào)和物理信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。信號(hào)電平ISO11898高速CAN電平ISO11519-2低速CAN電平CAN-bus發(fā)布了ISO11898和ISO11519兩個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，此兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中差分電平的特性不相同。物理層ISO11898ISO11519-2電平顯性隱性顯性隱性CAH_H/V3.503.004.001.75CAN_H/V1.503.001.003.25電位差/V2.0003.00-1.50雙絞線(xiàn)對(duì)抑制共模干擾的抑制原理(3.5–x)–(1.5–x)—————2V(2.5+y)–(2.5+y)—————0V線(xiàn)路受到共模信號(hào)干擾后，信號(hào)差值不變，信號(hào)依然正確傳輸。3.5V1.5V2.5V雙絞線(xiàn)上傳輸差分信號(hào)，共模干擾使信號(hào)線(xiàn)上產(chǎn)生相同幅度和相位的干擾脈沖。CANH-CANL2V0Vxxyy目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充接插件CAN-bus常用三種接口器件M12小型連接器OPEN5連接端子DB9插座目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充單節(jié)點(diǎn)信號(hào)示意圖VDD開(kāi)關(guān)閉合輸出低電平TXDRXDGNDVccSVioCANHCANLCAN收發(fā)器CANHVDDVDD開(kāi)關(guān)打開(kāi)輸出高電平通過(guò)切換開(kāi)關(guān)狀態(tài)輸出高低電平線(xiàn)“與”原理VDDVDDVDD多個(gè)節(jié)點(diǎn)并接到同一總線(xiàn)上時(shí)，只要其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)輸出低電平，總線(xiàn)就為低電平，只有所有節(jié)點(diǎn)輸出高電平時(shí)，總線(xiàn)才為高電平?？偩€(xiàn)電平狀態(tài)目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充同步通信與異步通信同步串行通信每個(gè)時(shí)鐘沿采樣數(shù)據(jù)異步串行通信按約定的頻率采樣數(shù)據(jù)通信類(lèi)型同步串行通信異步串行通信時(shí)鐘信號(hào)需要時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)無(wú)需時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)由時(shí)鐘信號(hào)決定由接收者內(nèi)部定時(shí)觸發(fā)缺點(diǎn)多了一條時(shí)鐘線(xiàn)波特率誤差會(huì)產(chǎn)生通信錯(cuò)誤波特率誤差帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤標(biāo)準(zhǔn)波特率數(shù)據(jù)波形邏輯1邏輯0時(shí)間/t18765432標(biāo)準(zhǔn)波特率采樣點(diǎn)二進(jìn)制的采樣結(jié)果:101000110.86.45.64.84.03.22.41.6波特率偏大20%采樣點(diǎn)二進(jìn)制的采樣結(jié)果:10010100波特率偏小20%采樣點(diǎn)二進(jìn)制的采樣結(jié)果:1.29.68.47.26.04.83.62.410010100波特率誤差累計(jì)后產(chǎn)生通信錯(cuò)誤數(shù)據(jù)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)錯(cuò)誤消除波特率誤差產(chǎn)生的通信錯(cuò)誤提高時(shí)鐘精度，使波特率盡量接近標(biāo)準(zhǔn)波特率。

此方法使設(shè)備成本激增，只能減少誤差，仍無(wú)法消除累計(jì)誤差。同步：隔一段時(shí)間后所有節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)歸0一次。此方案經(jīng)濟(jì)可靠，可以消除累計(jì)誤差。CAN-bus如何進(jìn)行同步？CAN-bus同步CAN-bus規(guī)定信號(hào)的跳變沿時(shí)刻進(jìn)行同步。時(shí)間/tnn+1012012012012012012012信號(hào)跳變沿作為同步時(shí)刻累計(jì)誤差限制在兩個(gè)跳變沿之間數(shù)據(jù)波形位填充時(shí)間/tnn+101234567891001201201234567發(fā)送多個(gè)相同位時(shí)無(wú)跳變沿用于同步，導(dǎo)致誤差不斷累計(jì)數(shù)據(jù)波形CAN-bus如何消除這種累計(jì)誤差？位填充n+10123450012340120120123400數(shù)據(jù)波形在連續(xù)5個(gè)相同位后插入一個(gè)相反位，產(chǎn)生跳變沿，用于同步時(shí)間/tnCAN-bus通過(guò)位填充提供同步信號(hào)，從而消除累計(jì)誤差。目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充傳輸速率與距離CAN——ControlAreaNetwork的縮寫(xiě)，小范圍實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，通信距離與速率成反比。距離越遠(yuǎn)，速率越低當(dāng)通信距離太長(zhǎng)時(shí)可以使用CAN網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋等設(shè)備劃分子網(wǎng)，使子網(wǎng)通信速率與距離在規(guī)定范圍內(nèi)目錄終端電阻CAN收發(fā)器與信號(hào)電平接插件傳輸速率與距離線(xiàn)與原理同步與位填充終端電阻終端電阻用于減少通信線(xiàn)路上的反射，避免引起電平變化而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸信錯(cuò)誤。接法有兩種：低速CAN-bus終端電阻接法高速CAN-bus終端電阻接法使線(xiàn)路阻抗連