第四章CAN总线
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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》。
CAN数据总线：用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CANhigh)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数
据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为了防止外 界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两线条 上的电位是相反的，如果一条线的电压是5 V，另一条线就是0 V，两 条线的电压和总等于常值（如图7-9所示）。通过这种办法，CAN总线 得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射了保持中性， 即无辐射。
CAN总线具有两种逻辑状态，隐性和显性。
隐性状态下，VCAN-H和VCAN-L被固定为平均电压电平， 两者电压差为0。
显性状态下，VCAN-H和VCAN-L分别为3.5V和1.5V，两者 差分电压大于2V。如图4.4所示。
隐性状态
Fra Baidu bibliotek显性状态
隐性状态
图4.4 根据ISO 11898 的额定总线电平
4.3 CAN协议规范
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。
双绞线（ISO 11898-2）
CAN总线电平标称值
双绞线
CANH
2.5 V
CANL
Node 1
Node 2
3.5 V
1.5 V
Node n
R
R
抑制信号反射
双绞线网络的注意事项
CAN总线物理层的物理媒体连接比较灵活，可以采用共地 的单线式（汽车常用）、双线式、同轴电缆、双绞线、光缆 等，理论上节点数目没有限制，实际可达110个。
电子信号在总线上会被信号线终端反射回来，避免信号 的反射对节点正确读取总线电压非常重要。在总线的两个终 端加上终端电阻以终结总线，可以避免信号反射。
其他CAN-bus网络
CAN-bus
CANhub 集线器
CAN节点
CAN-bus CAN节点
CAN-bus CAN节点
其他CAN-bus网络
CAN-bus
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点 终端电阻
CAN节点 终端电阻
CAN节点 终端电阻
网络长度参数
CAN-bus 位速率：1Mbps
4.3.1 基本术语 4.3.2 CAN的报文及结构 4.3.3 CAN的位仲裁技术
4.3.1 基本术语
1．报文
总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度受限。 当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。
2．信息路由
在CAN系统里，CAN的节点不使用任何关于系统配置的报文 （比如，节点地址）。这样不用依赖应用层以及任何节点软件 和硬件的改变，就可以在CAN网络中直接添加节点，提高了系 统灵活性。报文的内容由识别符命名。识别符不指出报文的目 的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节点可以通过 报文滤波确定是否应对该数据做出反应。为确保报文在CAN 网 络里同时被所有的节点接收（或同时不被接收），要通过多播 和错误处理的原理实现的。
第4章 CAN总线
1. CAN-bus 传输介质
单线（汽车） 双绞线 屏蔽双绞线 CANH 同轴电缆
CANL
单模光纤 无线通信
R
隐性1
显性0
隐性1 V
传输介质（Bus Medium）
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。
仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同识别符的数据帧和 远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。
仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行 比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一“隐性” 电平而监视的是一“显性”电平（见总线值），那么单元就失去了仲裁， 必须退出发送状态。
3．位速率
不同的系统，CAN的速度不同。在一个给定的系统里，位 速率是唯一的，并且是固定的。
4．优先权
在总线访问期间，识别符定义一个静态的报文优先权。
5．远程数据请求
通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送 相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符命 名的。
6．仲裁
当总线空闲时呈隐性电平，此时任何一个节点都可以向总线发送一个 显性电平作为一个帧的开始，如果两个以上节点同时发送，即会产生总线冲 突。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。
线性拓扑的扩展(一)
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
Repeater Repeater Repeater
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
线性拓扑的扩展(二)
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
较以太网的CSMA/CD方法有了较大改进，以太网是碰撞检测方式。
7．故障界定
CAN节点能够把永久故障和短暂扰动区别开来。故障的节 点会被关闭。
8．总线值
➢以下列表说明了组建CAN网络时应该遵守的规则
导线长度与波特率
➢波特率与长度的关系
基本公式：
Max Bit Rate [Mbps] ×Max Bus Length[m]
≤ 60
3.线性拓扑
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
线性拓扑示意图
ISO 11898 CAN-bus网络拓扑示意图
Node 1
Node 2
……
Node n
CAN Busline CAN_H
120
120
CAN_L
L
线性拓扑示例
符合ISO 11898网络拓扑结构的CAN网络
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
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》。
CAN数据总线：用以传输数据的双向数据线，分为CAN高位(CANhigh)和低位(CAN—low)数据线。数据没有指定接收器，数据通过数
据总线发送给各控制单元，各控制单元接收后进行计算。为了防止外 界电磁波干扰和向外辐射，CAN总线采用两条线缠绕在一起，两线条 上的电位是相反的，如果一条线的电压是5 V，另一条线就是0 V，两 条线的电压和总等于常值（如图7-9所示）。通过这种办法，CAN总线 得到保护而免受外界电磁场干扰，同时CAN总线向外辐射了保持中性， 即无辐射。
CAN总线具有两种逻辑状态，隐性和显性。
隐性状态下，VCAN-H和VCAN-L被固定为平均电压电平， 两者电压差为0。
显性状态下，VCAN-H和VCAN-L分别为3.5V和1.5V，两者 差分电压大于2V。如图4.4所示。
隐性状态
Fra Baidu bibliotek显性状态
隐性状态
图4.4 根据ISO 11898 的额定总线电平
4.3 CAN协议规范
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。
双绞线（ISO 11898-2）
CAN总线电平标称值
双绞线
CANH
2.5 V
CANL
Node 1
Node 2
3.5 V
1.5 V
Node n
R
R
抑制信号反射
双绞线网络的注意事项
CAN总线物理层的物理媒体连接比较灵活，可以采用共地 的单线式（汽车常用）、双线式、同轴电缆、双绞线、光缆 等，理论上节点数目没有限制，实际可达110个。
电子信号在总线上会被信号线终端反射回来，避免信号 的反射对节点正确读取总线电压非常重要。在总线的两个终 端加上终端电阻以终结总线，可以避免信号反射。
其他CAN-bus网络
CAN-bus
CANhub 集线器
CAN节点
CAN-bus CAN节点
CAN-bus CAN节点
其他CAN-bus网络
CAN-bus
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点
CAN节点 终端电阻
CAN节点 终端电阻
CAN节点 终端电阻
网络长度参数
CAN-bus 位速率：1Mbps
4.3.1 基本术语 4.3.2 CAN的报文及结构 4.3.3 CAN的位仲裁技术
4.3.1 基本术语
1．报文
总线上的报文以不同的固定报文格式发送，但长度受限。 当总线空闲时任何连接的单元都可以开始发送新的报文。
2．信息路由
在CAN系统里，CAN的节点不使用任何关于系统配置的报文 （比如，节点地址）。这样不用依赖应用层以及任何节点软件 和硬件的改变，就可以在CAN网络中直接添加节点，提高了系 统灵活性。报文的内容由识别符命名。识别符不指出报文的目 的地，但解释数据的含义。因此，网络上所有的节点可以通过 报文滤波确定是否应对该数据做出反应。为确保报文在CAN 网 络里同时被所有的节点接收（或同时不被接收），要通过多播 和错误处理的原理实现的。
第4章 CAN总线
1. CAN-bus 传输介质
单线（汽车） 双绞线 屏蔽双绞线 CANH 同轴电缆
CANL
单模光纤 无线通信
R
隐性1
显性0
隐性1 V
传输介质（Bus Medium）
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。
仲裁的机制确保了报文和时间均不损失。当具有相同识别符的数据帧和 远程帧同时初始化时，数据帧优先于远程帧。
仲裁期间，每一个发送器都对发送位的电平与被监控的总线电平进行 比较。如果电平相同，则这个单元可以继续发送。如果发送的是一“隐性” 电平而监视的是一“显性”电平（见总线值），那么单元就失去了仲裁， 必须退出发送状态。
3．位速率
不同的系统，CAN的速度不同。在一个给定的系统里，位 速率是唯一的，并且是固定的。
4．优先权
在总线访问期间，识别符定义一个静态的报文优先权。
5．远程数据请求
通过发送远程帧，需要数据的节点可以请求另一节点发送 相应的数据帧。数据帧和相应的远程帧是由相同的识别符命 名的。
6．仲裁
当总线空闲时呈隐性电平，此时任何一个节点都可以向总线发送一个 显性电平作为一个帧的开始，如果两个以上节点同时发送，即会产生总线冲 突。具有较高优先权报文的单元可以获得总线访问权。
线性拓扑的扩展(一)
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
Repeater Repeater Repeater
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
线性拓扑的扩展(二)
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
较以太网的CSMA/CD方法有了较大改进，以太网是碰撞检测方式。
7．故障界定
CAN节点能够把永久故障和短暂扰动区别开来。故障的节 点会被关闭。
8．总线值
➢以下列表说明了组建CAN网络时应该遵守的规则
导线长度与波特率
➢波特率与长度的关系
基本公式：
Max Bit Rate [Mbps] ×Max Bus Length[m]
≤ 60
3.线性拓扑
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
线性拓扑示意图
ISO 11898 CAN-bus网络拓扑示意图
Node 1
Node 2
……
Node n
CAN Busline CAN_H
120
120
CAN_L
L
线性拓扑示例
符合ISO 11898网络拓扑结构的CAN网络
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE
NODE NODE NODE