1、1.5 CAN-bus 物理层,CAN-bus物理层简介,ISO/OSI模型,物理层,数据链路层,应用层,逻辑链路子层 媒介访问控制子层 物理信号子层,物理介质连接驱动器、收发器 介质相关接口连接器,CAN-bus网络,物理层把各种信息转换成物理信号，并将这些信号传输到其它目标设备。,对于不同的CAN-bus标准，仅物理层不相同,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,线与原理,同步与位填充,CAN收发器,010111,101000,将逻辑信号转换成物理信号。此收发器转换得到的信号为差分电平信号。,将物理信号转换成逻辑信号。此收发器将差分电平信号转换为逻辑信号。,负责
2、逻辑信号和物理信号之间的转换。,信号电平,ISO11898高速CAN电平,ISO11519-2低速CAN电平,CAN-bus发布了ISO11898和ISO11519两个通信标准，此两个标准中差分电平的特性不相同。,双绞线对抑制共模干扰的抑制原理,(3.5 x) (1.5 x) 2V,(2.5 + y) (2.5 + y) 0V,线路受到共模信号干扰后，信号差值不变，信号依然正确传输。,双绞线上传输差分信号，共模干扰使信号线上产生相同幅度和相位的干扰脉冲。,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,线与原理,同步与位填充,接插件,CAN-bus,常用三种接口器件,M12小
3、型 连接器,OPEN5 连接端子,DB9插座,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,线与原理,同步与位填充,单节点信号示意图,通过切换开关状态输出高低电平,线“与”原理,多个节点并接到同一总线上时，只要其中一个节点输出低电平，总线就为低电平，只有所有节点输出高电平时，总线才为高电平。,总线电平状态,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,线与原理,同步与位填充,同步通信与异步通信,同步串行通信,异步串行通信,波特率误差带来的数据错误,标准波特率数据波形,时间/t,1,8,7,6,5,4,3,2,标准波特率采样点,二进制的采样结果:,1,0,
4、1,0,0,0,1,1,0.8,6.4,5.6,4.8,4.0,3.2,2.4,1.6,波特率偏大20%采样点,二进制的采样结果:,1,0,0,1,0,1,0,0,波特率偏小20%采样点,二进制的采样结果:,1.2,9.6,8.4,7.2,6.0,4.8,3.6,2.4,1,0,0,1,0,1,0,0,波特率误差累计后产生通信错误,消除波特率误差产生的通信错误,提高时钟精度，使波特率尽量接近标准波特率。此方法使设备成本激增，只能减少误差，仍无法消除累计误差。,同步：隔一段时间后所有节点时钟计时归0一次。此方案经济可靠，可以消除累计误差。,CAN-bus如何进行同步？,CAN-bus同步,CAN
5、-bus规定信号的跳变沿时刻进行同步。,时间/t,n,n+1,0,1,2,0,1,2,0,1,2,0,1,2,0,1,2,0,1,2,0,1,2,数据波形,位填充,时间/t,n,n+1,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,0,1,2,0,1,2,0,1,2,3,4,5,6,7,数据波形,CAN-bus如何消除这种累计误差？,位填充,n+1,0,1,2,3,4,5,0,0,1,2,3,4,0,1,2,0,1,2,0,1,2,3,4,0,0,数据波形,时间/t,n,CAN-bus通过位填充提供同步信号，从而消除累计误差。,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,
6、线与原理,同步与位填充,传输速率与距离,CAN Control Area Network 的缩写，小范围实时通信网络，通信距离与速率成反比。,距离越远，速率越低,当通信距离太长时可以使用CAN 网关或网桥等设备划分子网，使子网通信速率与距离在规定范围内,目 录,终端电阻,CAN收发器与信号电平,接插件,传输速率与距离,线与原理,同步与位填充,终端电阻,终端电阻用于减少通信线路上的反射，避免引起电平变化而导致数据的传输信错误。 接法有两种：,低速CAN-bus终端电阻接法,高速CAN-bus终端电阻接法,使线路阻抗连续，信号波形完整,小结,ISO/OSI模型,物理层,数据链路层,应用层,CAN-bus规范对物理层的信号电平、信号同步与位填充、通信速率与距离以及终端电阻等进行了详细规定，只用符合相同物理层规定的CAN节点才能互相通信。,CAN-bus网络,
