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CAN 总线物理层介绍

news 2025/10/20 9:43:07

内容来自于江协科技；

CAN总线特性

CAN总线特性
两根通信线（CAN_H、CAN_L），线路少(一般为双绞线)
差分信号通信，抗干扰能力强(若是同时受到电磁干扰，那么变化是一样的所以抗干扰强)
高速CAN（ISO11898）：125k~1Mbps, <40m（传输速度快，距离短）
低速CAN（ISO11519）：10k~125kbps, <1km
异步，无需时钟线，通信速率由设备各自约定(汽车当中CAN一般有500K 250K等)
半双工，可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序
11位/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级
可配置1~8字节的有效载荷
可实现广播式和请求式两种传输方式
应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理等特性

CAN应用

CAN主要是多个主控通信(汽车当中多个Ecu相互通信)

CAN硬件电路

每个设备通过CAN收发器挂载在CAN总线网络上
CAN控制器引出的TX和RX与CAN收发器相连，CAN收发器引出的CAN_H和CAN_L分别与总线的CAN_H和CAN_L相连
高速CAN使用闭环网络，CAN_H和CAN_L两端添加120Ω的终端电阻低速CAN使用开环网络，CAN_H和CAN_L其中一端添加2.2kΩ的终端电阻
CAN收发器的主要功能: 电平转换，输出驱动，输入采样

这是高速CAN的电路，这两段要分别加入120欧姆的电阻其作用为:
防止回波反射：尤其是高频信号远距离传输的时候，(信号波会在线路终端反射，进而干扰原始信号)可能电平信号不稳定会出现波动不像那种直上直下的电平信号。（就理解成电阻增大，电流就减小，压变就不明显了）
当没有Ecu操作的时候将两个线的电压"收紧",（收紧的意思使电压一致就是默认显示隐形电平逻辑1）并且这两个电阻的阻值不大，所以这收紧的速度是很快的，使得CAN总线支持的最大速率也比较快。当某个Ecu想发生0信号，它就会把两个线电压拉开变成显性电平逻辑0

这低速CAN

CAN电平标准

这里低速CAN的电压差都很大，因为电路传输当中有压降，所以把1与0的电压差加大了，这样如果有压降影响也可以明显看出来1与0的差异这样就可以远距离传输了。

高速CAN中回归隐形电平速度快，传输速度就会快。
低速CAN中回归隐形电平速度慢，传输速度就会慢。

CAN收发器(高速CAN)

下面是接收，上面发送，

RXD接收: 收发器一直监控CANH和CANL的电压，当有电压差时就输出1，没有电压差就输出0；Vcc 以及GND 就类似于非门，有电压差时收到的就是 0 显性电平，无电压差就是 1 隐性电平。输出到RXD引脚；
即CAN总线有电压差时，输出RXD引脚为低电平0，显性电平。
即CAN总线没有电压差时，输出RXD引脚为低电平1，隐性电平。

TXD 发送: 当发送1隐性电平时，Vcc3 与GND会将线路断开，不对总线操作即保持不变， CANH与CANL的中间两个电阻(中拉电阻)，通过这个电阻可以把CANH和CANL都拉至0.5倍的Vcc电平(2.5V保持同一水平)。
TXD 发送: 当发送0 显性电平时， Vcc3 与GND将场效应管导通上面就会把CANH电压拉高，下面就会把CANL电压拉低形成电压差使总线显示显性电平逻辑0

Vcc 200uA 这个是上拉电阻，如果TXD悬空了，那么就会一直发1 一直为隐性电平
TXD DOMINANT TIEM OUT: 这是TXD显性电平计数器如果TXD故障一直发显性电平0
那么整个总线都一直显示显性电平并没有设备可以阻止所以这个是一个保险若是一直发0，就会自动释放总线发隐性电平，防止总线瘫痪。