导读:
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1、什么是CAN?
2、OSI基本参照模型
3、报文格式
CAN支持两种不同的报文格式,分别在CAN2.0A和CAN2.0B中定义,CAN2.0A的标识符有11位,而CAN2.0B的标识符有29位,两者数据帧格式相同,由帧起始、仲裁域、控制域、数据域、CRC、ACK域,以及帧结束组成。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
4、总线传输
①总线逻辑状态及编码文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
CAN总线有两种逻辑状态,即显性和隐性,显性代表二进制位“0”,隐形代表二进制位“1”,收到总线消息后,CAN收发器将信号电平转换成逻辑状态,即CAN_H电平与CAN_L电平相减,得到一个差值电平,各种干扰(如电火系统)在两根导线上的作用相同,相减后得到差值电平可过滤这种共模干扰。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
高速CAN在传输隐性状态位时,CAN_H /CAN_L的电平都是2.5V,在传输显性位时,CAN_H上的电平时3.5V,CAN_L上的电平是1.5V。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
低速CAN在传输隐性状态位时,CAN_H上的电平时0V,CAN_L上的电平时5V,在传输显性状态位时,CAN_H上的电平时3.6V,CAN_L上的电平是1.4V。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
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②终端反射消除文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
开放式的总线在传输电子信号时,会产生终端反射而干扰通信,为了消除终端反射,在总线两端分别加上一个120欧姆的终端电阻。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
5、CAN对于线束的要求
①特性阻抗的概念文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/requirements-of-physical-layer-of-high-speed-can-bus-for-wiring-harness/
高速CAN总线的波特率500Kbit/S,在高频下,信号以电磁波的形式传播过电缆,而描述在高频情况下,导线对于电磁波的电阻系统及特性阻抗。
电缆的特性阻抗是电缆中传送的电场强度和磁场强度之比(V/m)/(A/m)=欧姆,特性阻抗的计算公式如下:
R=该导体材质(在直流情况下)单位长度的电阻率,欧姆,
G=绝缘层的导电系数,欧姆
J=虚数,+90度相位角
Л=3.1416
L=单位长度电缆的电感量
C=单位长度电缆的电容量
在高频下,公式中f的两项变得很大,这时R和G可以被忽略,公式简化为:
所以在f足够高的情况下,特性阻抗和频率没有关系,特性阻抗等于电感量/电容量的平方根,及感抗、容抗乘积的平方根。
②特性阻抗的测量方法
电缆的特性阻抗描述了电缆在高频下的工作特性,万用是用直流电流来测量电阻,所以不能用万用表来测量电缆的阻抗,可通过专业设备测量一段电缆在远端开路的情况下的阻抗Zoc,再测量在远端短路情况下的阻抗Zsc,再用两者乘积的开放即为导线的特性阻抗。
③阻抗匹配
如果源输出阻抗,电缆的特性阻抗以及负载输入阻抗之间不匹配,就存在反射,这些反射波碰撞到信号发生器(源)的时候,它们再次发射和正在发射的正常信号混合,很难区分哪些是原始信号,那些是再次反射波,所以对于高速CAN总线,要求线缆的特性阻抗为120欧姆。
④双绞线之间的电容
为了保证信号传输的完整性,CAN双绞线必须满足导线和导线之间的电容的要求,测试方法如下:
为了保证信号传输的实时性,信号在电缆上的传输时间必须满足要求,信号延时的测量方法依据EIA-364-103。
下面是某公司对于高速CAN总线对线缆的参数要求。
6 总结
除了上述的要求,高速CAN对于线束的要求还有,导线的绝缘层,双绞线的绞距,pin在插件中的位置,路由的要求(避开天线同轴电缆及容易受影响的信号线,同时避开大电流线)等,CAN线在设计的时候,更多是从信号传输理论的角度来考虑,区别于其他供电线及地线。同轴电缆的设计也遵信这样的设计思路,有机会就同轴电缆写一下自己的想法。
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