CAN-bus拓扑结构教案分析.ppt

CAN-bus拓扑结构和传输介质 CAN底层协议 CAN-bus 规范（ Version 2.0 ） CAN2.0A ：CAN标准报文格式 CAN2.0B ：CAN标准报文格式和扩展报文格式 CAN-bus国际标准 ISO 11898 ISO 11898-1/2/3 ISO 11898-4 注意： CAN-bus 底层协议只定义物理层、数据链路层。 CAN 2.0规范、国际标准ISO 11898是设计CAN应用系统的基本依据。 系统设计原则 复杂系统有二个基本设计原则 集中式 分布式 大部分网络协议，如CAN-bus、ProfiBus、EtherNet、USB、IrDA? 等都采用了把智能单元分布在整个网络中的分布式设计原则。 分布式的控制原则 CAN是一种分布式的控制总线 很多控制器协同完成特定功能的任务； 每个节点一般来说比较简单，使用微型单片机； 更高的可靠性； 较少的线缆。 CAN-bus拓扑结构 ISO11898-2标准 线性拓扑的扩展(二) 物理层 物理层 物理层 CAN-bus 传输介质 单线（汽车） 双绞线 屏蔽双绞线 同轴电缆 单模光纤 无线通信 双绞线 双绞线的使用 双绞线采用抗干扰的差分信号传输方式； 使用非屏蔽双绞线作为物理层，只需要有2根线缆作为差分信号线（CANH、CANL)传输； 使用屏蔽双绞线作为物理层，除需要2根差分信号线（CANH、CANL)的连接以外，还要注意在同一网段中的屏蔽层（SHIELD）单点接地问题。 双绞线（ISO 11898-2） 双绞线的参数（ISO 11898-2） 高速差分总线 双线平衡信号 有公共地 信号线结构 较短的残余 双绞线或平行线 非屏蔽或屏蔽 线缆阻抗 = 120 Ω 最高速度达 1 Mbps 双绞线的参数（ISO 11898-2） 最长的总线长度可达40m @ 1 Mbps 其它的情况无定义 线路延迟 = 5 ns/m (名义值) 规定了电气指标 而不是机械指标 可使用galvanic (光学) 绝缘 CAN-bus光纤传输 传递价值 成就你我 * 致远电子 Version 1.20版 2006年5月 线性拓扑 ISO 11898定义了一个单线结构的拓扑 采用干线和支线的连接方式 干线的两个终端都端接一个终端电阻 节点通过没有端接的支线连接到总线 对干线与支线都规定了参数限制 线性拓扑 ISO 11898 CAN-bus网络拓扑示意图 线性拓扑示意图 Termination R Node 1 Node 2 R Node n CANH CANL 3.5 V 1.5 V 2.5 V Termination CAN-bus 位速率：1Mbps 总线长度：最大40m 支线长度：最大0.3m 节点距离：最大40m CAN-bus 位速率：5Kbps 总线长度：最大10Km 支线长度：最大6m 节点距离：最大10Km 允许的最大支线长度计算请参考《PCA82C250应用指南》。 网络长度参数 总线最大线路长度基本取决于以下物理条件 连接的总线节点、CAN 控制器、收发器等元件的循环延迟以及总线的线路延迟； 由于节点间相关的振荡器容差而造成位定时额度的不同； 总线电缆的串联阻抗、总线节点的输入阻抗而使信号幅值下降。 总线最大线路长度 基本公式： Max Bit Rate [Mbps] × Max Bus Length[m] ≤ 60 总线有效长度与传输速率 CAN节点通过支线连接到总线 CAN节点与总线连接 支线长度的限制： 例一：单分支6米，总长30米； 例二：DeviceNet网络支线0.3米。 符合ISO 11898网络拓扑结构的CAN网络 线性拓扑示例 分支网络通过中继器(Reapter)连接到干线 每个分支网络符合ISO 11898标准 线性拓扑的扩展(一) 多条分支网络通过集线器(HUB)连接到干线 每个分支网络符合ISO 11898标准 其他CAN-bus网络 其他CAN-bus网络 CAN-bus 传输介质 Application Presentation Session Transport Network Data Link Layer Physical Layer OSI参考模型 Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/Synchronization Physical Medium Attachment (PMA) - Driver/Receiver Characteristics Medium Dependent Interface (MDI) - Connectors Logical Link Contro