CAN-bus拓扑结构

1、传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子Version 1.20版2006年5月传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lCAN-bus 规范（ Version 2.0 ）nCAN2.0A ：CAN标准报文格式nCAN2.0B ：CAN标准报文格式和扩展报文格式lCAN-bus国际标准 ISO 11898nISO 11898-1/2/3nISO 11898-4 注意：nCAN-bus 底层协议只定义物理层、数据链路层。nCAN 2.0规范、国际标准ISO 11898是设计CAN应用系统的基本依据。传递价值传递价值 成就你我成就

2、你我http:/http:/致远电子致远电子l复杂系统有二个基本设计原则n集中式n分布式l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。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lCAN是一种分布式的控制总线n很多控制器协同完成特定功能的任务；n每个节点一般来说比较简单，使用微型单片机；n更高的可靠性；n较少的线缆。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l线性

3、拓扑nISO 11898定义了一个单线结构的拓扑n采用干线和支线的连接方式n干线的两个终端都端接一个终端电阻n节点通过没有端接的支线连接到总线n对干线与支线都规定了参数限制传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lISO 11898 CAN-bus网络拓扑示意图Node1Node2Noden 120120CAN BuslineCAN_HCAN_LLTermination传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子RNode 1Node 2RNode nCANHCANL3.5 V1.5 V2.5 VTermination传递价值传递

4、价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lCAN-bus 位速率：1Mbpsn总线长度：最大40mn支线长度：最大0.3mn节点距离：最大40mlCAN-bus 位速率：5Kbpsn总线长度：最大10Kmn支线长度：最大6mn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。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l总线最大线路长度基本取决于以下物理条件n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；n由于节点间相关的振荡器容差而造成位定时额度的不同；n总线电缆的串联阻抗、总线节点的

5、输入阻抗而使信号幅值下降。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lCAN节点通过支线连接到总线CAN-Controller TX0 TX1 RX0 RX1 TxD RxD Ref Rs CAN Transceiver PCA82C250CAN_L CAN_HRTRTTerminationResistorCAN_HCAN_LCAN Busline支线长度的限制：支线长度的限制：l例一：单分支例一：单分支6米，总长米，总长30米；米；l例二：例二：DeviceNet网络支线网络支线0.3米

6、。米。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l符合ISO 11898网络拓扑结构的CAN网络NODENODENODENODENODENODENODENODENODE传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l分支网络通过中继器(Reapter)连接到干线l每个分支网络符合ISO 11898标准NODENODENODENODENODENODENODENODENODERepeaterNODENODENODERepeaterRepeater传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l多条分支网络通过集

7、线器(HUB)连接到干线l每个分支网络符合ISO 11898标准其他其他CAN-bus网络网络其他其他CAN-bus网络网络传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子ApplicationPresentationSessionTransportNetworkData Link LayerPhysical LayerOSIOSI参考模型参考模型Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/Synchronizati

8、onPhysical Medium Attachment (PMA) - Driver/Receiver CharacteristicsMedium Dependent Interface (MDI) - ConnectorsLogical Link Control (LLC) - Acceptance Filtering - Overload Notification - Recover ManagementMedium Access Control (MAC) - Data Encapsulation/Decapsulation - Frame Coding (stuffing/destu

9、ffing) - Error Detection/Signaling - Serialization/Deserialization传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/Synchronization物理介质配置 (PMA) - 收发器件特性介质依存接口 (MDI) - 连接器 - 线缆，光纤等传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l物理层并不由CAN规定n包括PMA和MDIl必须与CAN的规格兼容n

10、必须规定显性和隐性状态u置位状态可以覆盖隐性状态仲裁错误帧的产生l物理层特性符合ISO 11898标准传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l单线（汽车）l双绞线双绞线l屏蔽双绞线屏蔽双绞线l同轴电缆l单模光纤单模光纤l无线通信VCANHCANLR传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l物理介质必须支持物理介质必须支持“显性显性”和和“隐性隐性”状态，状态，“显显性性”状态支配状态支配“隐性隐性”状态，例如在总线仲裁时。状态，例如在总线仲裁时。l双线结构总线必须使用终端电阻抑制信号反射，并双线结构总线必须使用终端电阻抑制信

11、号反射，并且采用差分信号传输减弱电磁干扰（且采用差分信号传输减弱电磁干扰（EMI）的影响。）的影响。l使用光学介质时，隐性电平通过状态使用光学介质时，隐性电平通过状态“暗暗”表示，表示，显性电平通过状态显性电平通过状态“亮亮”表示；表示；l同一段同一段CAN-bus网络采用相同的传输介质。网络采用相同的传输介质。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子 目前，采用双绞线的目前，采用双绞线的CANCAN总线分布式系统已得总线分布式系统已得到广泛应用，如汽车电子、电梯控制、电力系统、到广泛应用，如汽车电子、电梯控制、电力系统、远程传输等。远程传输等。l技术上容易实

12、现、造价低廉；技术上容易实现、造价低廉；l理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力；能力；l随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增高；随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增高；l双绞线有所谓的近端串扰；双绞线有所谓的近端串扰；l适合适合CAN-bus网络网络5Kbps1Mbps的传输速率。的传输速率。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l双绞线采用抗干扰的差分信号传输方式；双绞线采用抗干扰的差分信号传输方式；l使用非屏蔽双绞线作为物理层，只需要有使用非屏蔽双绞线作为物理层，只需要有2根线缆根线缆作为差分信

13、号线（作为差分信号线（CANH、CANL)传输；传输；l使用屏蔽双绞线作为物理层，除需要使用屏蔽双绞线作为物理层，除需要2根差分信号根差分信号线（线（CANH、CANL)的连接以外，还要注意在同的连接以外，还要注意在同一网段中的屏蔽层（一网段中的屏蔽层（SHIELD）单点接地问题。）单点接地问题。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lCAN总线电平标称值传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子RNode 1Node 2RNode nCANHCANL3.5 V1.5 V2.5 VTermination传递价值传递价值 成就你

14、我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l高速差分总线n双线平衡信号u有公共地n信号线结构u较短的残余n双绞线或平行线n非屏蔽或屏蔽n线缆阻抗 = 120 n最高速度达 1 Mbps空闲置位3.5 V1.5 V2.5 V传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l最长的总线长度可达40m 1 Mbpsn其它的情况无定义l线路延迟 = 5 ns/m (名义值)l规定了电气指标n而不是机械指标l可使用galvanic (光学) 绝缘空闲置位3.5 V1.5 V2.5 V传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子lISO 11

15、898 电缆推荐参数 ：直流参数、特性阻抗总线长度总线长度电缆电缆终端电阻终端电阻最大位速率最大位速率直流电阻直流电阻导线截面积导线截面积040m 70m/m0.25-0.34 mm2AWG23, AWG22124 /1%1Mbit/sat 40m40300m500kbit/sat 100m300600m100kbit/sat 500m6001000m50kbit/sat 1km传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l网络的两端必须有各有一个终端电阻 ；l支线必须尽可能的短；l确保不要在干扰源附近布置CAN总线。传递价值传递价值 成就你我成就你我http:/http:/致远电子致远电子l与双绞线和同轴电缆相比与双绞线和同轴电缆相比光纤的低传输损耗使中继之间距离大为增加；光缆还具有不辐射能量、不导电、没有电感；光缆中不存在串扰以及光信号