CAN-bus拓扑结构.ppt

传递价值 成就你我,,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,致远电子,Version 1.20,版,2006,年,5,月,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。,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。,分布式的控制原则,CAN-bus,拓扑结构,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,ISO11898-2,标准,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 Lengthm,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,线性拓扑的扩展,(,二,),其他,CAN-bus,网络,其他,CAN-bus,网络,CAN-bus,传输介质,物理层,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 Control(LLC),-Acceptance Filtering,-Overload Notification,-Recover Management,Medium Access Control(MAC),-Data Encapsulation/,Decapsulation,-Frame Coding(stuffing/,destuffing,),-Error Detection/Signaling,-Serialization/,Deserialization,物理层,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,物理层,物理层并不由,CAN,规定,包括,PMA,和,MDI,必须与,CAN,的规格兼容,必须规定,显性,和,隐性,状态,置位状态可以,覆盖,隐性状态,仲裁,错误帧的产生,物理层特性符合,ISO 11898,标准,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,V,CANH,CANL,R,物理介质必须支持“显性”和“隐性”状态，“显性”状态支配“隐性”状态，例如在总线仲裁时。,双线结构总线必须使用终端电阻抑制信号反射，并且采用差分信号传输减弱电磁干扰（,EMI,）,的影响。,使用光学介质时，隐性电平通过状态“暗”表示，显性电平通过状态“亮”表示；,同一段,CAN-bus,网络采用相同的传输介质。,传输介质（,Bus Medium,）,双绞线,目前，采用双绞线的,CAN,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、远程传输等。,技术上容易实现、造价低廉；,理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力；,随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增高；,双绞线有所谓的近端串扰；,适合,CAN-bus,网络,5Kbps,1Mbps,的传输速率。,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。,CAN,总线电平标称值,双绞线（,ISO 11898-2,）,双绞线（,ISO 11898-2,）,R,Node 1,Node 2,R,Node n,CANH,CANL,3.5 V,1.5 V,2.5 V,Termination,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,最高速度达,1 Mbps,空闲,置位,3.5 V,1.5 V,2.5 V,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,空闲,置位,3.5 V,1.5 V,2.5 V,ISO 11898,电缆推荐参数：直流参数、特性阻抗,电缆参数（,ISO 11898-2,）,网络的两端必须有各有一个终端电阻,；,支线必须尽可能的短,；,确保不要在干扰源附近布置,CAN,总线,。,双绞线网络的注意事项,CAN-bus,光纤传输,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相互干扰的影响；,不会有在线路“接头处”感应耦合导致的安全问题；,强大的抗,EMI,能力。,目前存在的问题,价格昂贵，设备投入成本较高；,点对点的通讯方式。,适用场合,汽车电子,干扰严格场合,安全控制领域,远距离通讯,CAN-bus,技术网站,,CAN-bus,技术讨论园地,