低速CAN和高速CAN都有哪些區(qū)別呢

1.低速容錯(cuò)CAN與高速CAN的定義

1986年Bosch在SAE(汽車工程人員協(xié)會(huì))大會(huì)上提出CAN總線概念，CAN總線率先在汽車電子行業(yè)孕育。隨后的1987年Intel推出第一片CAN控制器芯片82526，由此點(diǎn)亮CAN總線發(fā)展的星星之火。六年之后CAN國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898/ISO11519發(fā)布，CAN總線在通信領(lǐng)域的燎原之勢(shì)由此展開。
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圖1 CAN總線應(yīng)用行業(yè) ?

我們今天探討的CAN總線分為：低速容錯(cuò)CAN、高速CAN，我們從物理層面上解讀這兩種總線。 ?

高速CAN根據(jù)線纜的長度提供從5Kbit/s到1Mbit/s的波特率。這是物理層最流行的標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)樗试S設(shè)備間簡(jiǎn)單的線纜連接。DeviceNet以及CANopen規(guī)范就是使用了這種物理標(biāo)準(zhǔn)。高速CAN網(wǎng)絡(luò)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)端接一個(gè)120歐姆的電阻。 ?

低速/容錯(cuò)CAN提供從5 Kbit/s到125 Kbits/s的波特率。該標(biāo)準(zhǔn)允許在CAN總線連線失敗時(shí)CAN總線通信得以繼續(xù)進(jìn)行。在低速/容錯(cuò)CAN網(wǎng)絡(luò)，每種設(shè)備都有它自己的終端。 ?

由于終端的類型不同，因此高速和低速/容錯(cuò)CAN設(shè)備不能在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中使用。??

2.低速容錯(cuò)CAN和高速CAN的區(qū)別

這兩種總線的主要區(qū)別在于電平邏輯。可以從以下幾種情況來說明：空閑時(shí)、有效時(shí)、睡眠時(shí)、喚醒時(shí)。這里假設(shè)收發(fā)器的電源為標(biāo)準(zhǔn)的5V和12V。 ?

1、空閑時(shí)（即通常說的隱性位）

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2、有效時(shí)（即通常說的顯性位）

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3、睡眠時(shí)

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4、喚醒時(shí)


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3.低速容錯(cuò)CAN和高速CAN電氣特性比較

?高速CAN總線上為顯性電平（邏輯0）時(shí)，CAN_H為3.5V、CAN_L為1.5V，此時(shí)電壓差是2V，顯性狀態(tài)的CAN總線電壓范圍如下圖（標(biāo)準(zhǔn)來源：ISO 11898-2:2006）所示：

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高速CAN總線上為隱性電平（邏輯1）時(shí)，CAN_H和CAN_L都為2.5V，此時(shí)電壓差就是0V，隱性狀態(tài)的CAN總線電壓范圍如下圖（標(biāo)準(zhǔn)來源：ISO 11898-2:2006）所示：
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低速CAN總線上為顯性電平（邏輯0）時(shí)，CAN_H為3.6V、CAN_L為1.4V，此時(shí)電壓差是2.2V?？偩€上為隱性電平（邏輯1）時(shí)，CAN_H為0.3V、CAN_L都為4.7V，此時(shí)電壓差就是-4.4V，顯性狀態(tài)和隱性狀態(tài)的CAN總線電壓范圍如下圖（標(biāo)準(zhǔn)來源：ISO 11898-3:2006）所示：

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4.低速容錯(cuò)CAN和高速CAN終端電阻比較

高速CAN線需要在CAN_H和CAN_L加終端電阻，電纜上的終端電阻應(yīng)與電纜的標(biāo)稱阻抗相匹配，終端匹配電阻一般為120Ω，每個(gè)終端電阻應(yīng)能消耗0.25W的功率（標(biāo)準(zhǔn)來源：ISO 11898-2:2003）。

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如果高速CAN傳輸線路沒有終止，線路上的每個(gè)信號(hào)變化都會(huì)導(dǎo)致反射，這可能會(huì)導(dǎo)致通信故障。由于通信在CAN總線上雙向流動(dòng)，因此CAN要求終止電纜的兩端。然而，這一要求并不意味著每個(gè)設(shè)備都應(yīng)該有一個(gè)終端電阻。如果沿電纜放置多個(gè)設(shè)備，只有電纜末端的設(shè)備應(yīng)該有終端電阻。放置終端電阻位置如下所示：

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與高速CAN不同，低速CAN需要在低速CAN收發(fā)器上終止，而不是在電纜上。該終端需要兩個(gè)電阻器：RTH用于CAN_H，RTL用于CAN_L。這種配置允許Philips fault-tolerant CAN收發(fā)器檢測(cè)并從總線故障中恢復(fù)。 ? Philips建議低速CAN網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)整體的RTH和RTL終端電阻為100Ω到500Ω（每個(gè)）。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端電阻可以確定如下公式：


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低速CAN網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備每條CAN數(shù)據(jù)線都需要一個(gè)終端電阻：RTH用于CAN_H，RTL用于CAN_L，放置終端電阻位置如下所示：
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5.補(bǔ)充知識(shí)：ISO 11898-3與ISO 11519-2標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

?ISO 11519由以下部分組成，總稱“道路車輛—低速串行數(shù)據(jù)通信”： ?

Part 1：General and definitions 概述和定義 Part 2：Low-speed controller area network (CAN) 低速控制器局域網(wǎng)（CAN） Part 3：Part 3: Vehicle area network (VAN) 車輛局域網(wǎng)（VAN） ? ISO 11519-2:1994（Low-speed controller area network (CAN)， 低速控制器局域網(wǎng)（CAN）），指定CAN的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，這是用于公路車輛應(yīng)用的高達(dá)125 Kbit/s的通信網(wǎng)絡(luò)。低速CAN是一種串行通信協(xié)議，支持分布式實(shí)時(shí)控制和多路復(fù)用。根據(jù)ISO 7498在ISO-OSI模型中定義的層次結(jié)構(gòu)層中定義網(wǎng)絡(luò)的一般體系結(jié)構(gòu)。該標(biāo)準(zhǔn)允許在CAN總線連線失敗時(shí)CAN總線通信得以繼續(xù)進(jìn)行。 ?

ISO 11898-3:2006（ Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface，道路車輛—控制器局域網(wǎng)（CAN）—第3部分：低速，容錯(cuò)，介質(zhì)相關(guān)的接口），規(guī)定了在配備有控制器局域網(wǎng)（CAN）的道路車輛電子控制單元之間以40 Kbit/s至125Kbit/s的傳輸速率建立數(shù)字信息交換的特性。 ?

標(biāo)準(zhǔn)ISO 11519-2-1994已經(jīng)在2006年被ISO 11898-3-2006代替了，符合標(biāo)準(zhǔn)ISO 11898-3的產(chǎn)品也是支持符合ISO 11519-2標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

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總結(jié)

高速CAN和低速CAN的物理層電氣特性不一樣，因此不能把它們連接在一起 ?

高速CAN主要應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱等對(duì)實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)傳輸速度要求高的場(chǎng)合 ?

低速CAN主要應(yīng)用在對(duì)車身控制系統(tǒng)等對(duì)可靠性要求高的場(chǎng)合 ?

CAN-H或CAN-L任意一根導(dǎo)線折斷，高速CAN節(jié)點(diǎn)不能收發(fā)，但低速CAN節(jié)點(diǎn)可以接受。因此低速CAN的可靠性高于高速CAN，例如在發(fā)生事故時(shí)CAN線折斷一根，車門控制器還可以接收CAN信號(hào)開門 ?

低速CAN節(jié)點(diǎn)必須連接電源才能正常工作 ?

通用汽車單線CAN（Single Wire CAN）和低速CAN應(yīng)用一致。

審核編輯：劉清