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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 由收发器转换 由电缆传输 TJA1050 常用收发器： 双绞线 常用电缆： 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 TXD RXD GND Vcc S Vio CANH CANL CAN收发器 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。 物理层 ISO11898 ISO11519-2 电平 显性 隐性 显性 隐性 CAH_H/V 3.50 3.00 4.00 1.75 CAN_H/V 1.50 3.00 1.00 3.25 电位差/V 2.00 0 3.00 -1.50 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。 3.5V 1.5V 2.5V 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。 CANH - CANL 2V 0V x x y y 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 VDD 开关闭合输出低电平 TXD RXD GND Vcc S Vio CANH CANL CAN收发器 CANH VDD VDD 开关打开输出高电平 通过切换开关状态输出高低电平 线“与”原理 VDD VDD VDD 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 每个时钟沿采样数据 异步串行通信 按约定的频率采样数据 通信类型 同步串行通信 异步串行通信 时钟信号 需要时钟信号线 无需时钟信号线 采样点 采样点由时钟信号决定 由接收者内部定时触发 缺点 多了一条时钟线 波特率误差会产生通信错误 波特率误差带来的数据错误 标准波特率数据波形 逻辑1 逻辑0 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 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 数据错误 数据错误 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-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 信号跳变沿作为同步时刻 累计误差限制在两个跳变沿之间 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 发送多个相同位时无跳变沿用于同步，导致误差不断累计 数据波形 CAN-bus如何消除这种累计误差？