can通道取樣頻率 CAN匯流排基礎(上)

2021-10-13 23:42:19 字數 2594 閱讀 2007

概述

汽車電子裝置的不斷增多,對汽車上的線束分布以及資訊共享與交流提出了更高的要求。傳統的電氣系統往往採用單一連線的方式通訊,這必將帶來線束的冗餘以及維修的成本的提高。

傳統的單一通訊的對接方式,已經不能滿足現代汽車電子發展的需求,採用更為先進的匯流排技術勢在必行。匯流排技術可以實現資訊的實時共享、解決了傳統佈線方式中線束多、佈線難、成本高等問題,從而提高整車通訊的質量與品質。

can匯流排(controller area network,控制器區域網路)由德國博世公司於上世紀80年代提出,近20年來,隨著can匯流排在工業測控與汽車領域的普及,can網路技術不斷優化,取得了長足發展。如今can匯流排已經成為了汽車上不可或缺的重要環節,ecu內部的can匯流排開發也佔到了ecu開發中的很大分量。在汽車中為了滿足車載系統的不同要求,主要採用高速can和低速can。這兩者以不同的匯流排速率工作以獲得最佳的價效比,在兩條匯流排之間採用can閘道器進行連線。

(1)高速can(動力匯流排)

高速can匯流排的傳輸速率範圍在125kbit/s - 1mbit/s之間,主要用於傳動係數傳輸的實時性要求(如發動機控制、自動變速箱控制、行駛穩定系統、組合儀表等)。

(2)低速can(舒適匯流排)

低速can匯流排的傳輸速率範圍在5kbit/s - 125kbit/s之間。主要用於舒適系統和車身系統的資料傳輸的實時性要求(如空調控制、座椅調節、車窗公升降等)。

can匯流排特點

can匯流排是一種序列資料通訊協議,其中包含了can協議的物理層以及資料鏈路層。可以完成對資料的位填充,資料塊編碼,迴圈冗餘效驗,幀優先順序的判別等工作。其主要特點如下:

(1)多主機方式工作,網路上任意乙個節點(未脫離匯流排)均可以隨時向匯流排網路上發布報文幀。

(2)節點傳送的報文幀可以分為不同的優先順序,滿足不同實時要求。

(3)採用載波偵聽多路訪問/衝突檢測(csma/cd)技術,當兩個節點同時發布資訊時,高優先順序報文可不受影響地傳輸資料。

(4)節點總數實際可達110個。

(5)採用短幀結構,每一幀最多有8個有效位元組。

(6)當某個節點錯誤嚴重時,具有自動關閉功能,切斷與匯流排的聯絡,致使匯流排上的其他操作不受影響。

can匯流排物理層

(1)匯流排結構

can匯流排採用雙線傳輸,兩根導線分別作為can_h、can_l,並在終端配備有120ω的電阻。收到匯流排訊號時,can收發器將訊號電平轉化為邏輯狀態,即can_h與can_l電平相減後,得到乙個插值電平。各種干擾(如點火系統)在兩根導線上的作用相同,相減後得到的插值電平可以濾過這些干擾。

(2)匯流排電平

can匯流排有兩種邏輯電平狀態,即顯性與隱性。顯性電平代表「0」,隱性電平代表「1」。採用非歸零碼編碼,即在兩個相同電平之間並不強制插入乙個零狀態電平。

高速can在傳輸隱性位時,can_h與can_l上的電平位均為2.5v;在傳輸顯性位時分別為3.5v與1.5v。

低速can在傳輸隱性狀態位時,can_h上的電平為0v,can_l上的電平位5v。在傳輸顯性狀態位時,can_h上的電平位3.6v,can_l的位1.4v。

為了確保通訊的正確性,匯流排訊號必須在一定時間內出現在匯流排上,並且保證被正確取樣。匯流排訊號傳輸有一定的時間延遲,最大的可靠的匯流排波特率與匯流排長度有關。iso11898中對各種匯流排長度有著以下定義:

★ 1mbit/s 匯流排長度為40m(規範)。

★ 500kbit/s 匯流排長度最大值為100m(建議值)。

★ 250kbit/s 匯流排長度最大值為250m。

★ 125kbit/s 匯流排長度最大值為500m。

★ 40kbit/s 匯流排長度最大值為1000m。

can匯流排硬體裝置

(1)can通訊線纜,實現節點的互聯,是傳輸資料的通道。主要有:普通雙絞線,同軸電纜,光纖。

(2)can驅動/接收器,將資訊封裝為幀後傳送,接收到的幀將其還原為資訊、標定並報告節點狀態。

(3)can控制器,專按協議要求設計製造,經簡單匯流排連線即可實現can的全部功能。包括:sja1000(philips),82527(intel)。

(4)can微控制器,嵌有部分或全部can控制模組及相關介面的通用型微控制器現如今很多晶元都配備can介面。

can匯流排基礎(下)

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