在iso 11898-2和iso 11898-3中分别规定了两种can总线结构(在bosch can2.0规范中,并没有关于总线拓扑结构的说明):高速can总线和低速can总线,区别表如下所示:
本篇博文将详细介绍两者的特性和区别。
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高速can总线
iso 11898-2中定义了通信速率为125kbps~1mbps的高速闭环can通信标准,当通信总线长度≤40米,最大通信速率可达到1mbps,高速闭环can(高速can)通信如下图所示:
1.1、电气特性
高速can总线上为显性电平(逻辑0)时,can_h为3.5v、can_l为1.5v,此时电压差是2v,显性状态的can总线电压范围如下图(标准来源:iso 11898-2:2006)所示:
高速can总线上为隐性电平(逻辑1)时,can_h和can_l都为2.5v,此时电压差就是0v,隐性状态的can总线电压范围如下图(标准来源:iso 11898-2:2006)所示:
1.2、终端电阻
高速can线需要在can_h和can_l加终端电阻,电缆上的终端电阻应与电缆的标称阻抗相匹配,终端匹配电阻一般为120ω,每个终端电阻应能消耗0.25w的功率(标准来源:iso 11898-2:2003)。
如果高速can传输线路没有终止,线路上的每个信号变化都会导致反射,这可能会导致通信故障。由于通信在can总线上双向流动,因此can要求终止电缆的两端。然而,这一要求并不意味着每个设备都应该有一个终端电阻。如果沿电缆放置多个设备,只有电缆末端的设备应该有终端电阻。放置终端电阻位置如下所示:
1.3、总线长度
高速can总线,总线长度最大为40m,当总线长度超过40m后,总线的速率会受到影响。支线长度(节点和总线之间的距离)最长为0.3m,支线节点距离长度最大也是40m(标准来源:iso 11898-2:2003)。
1.4、布线电缆
高速can总线电缆应满足iso11898中规定的物理介质要求,如下表所示:
1.5、设备数量
高速can总线上设备的最大数量取决于网络上设备的电气特性。如果所有的设备都符合iso11898的要求,那么至少有30个设备可以被连接到总线上。
如果设备的电气特性没有降低信号质量,满足iso11898信号级规范,网络上的所有设备都符合设备网的规格,则可以连接64个设备到网络。
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低速can总线
iso 11898-3中定义了通信速率为10~125kbps的低速开环can通信标准,当传输速率为40kbps时,总线距离可达到1000米。低速开环can(也叫:低速容错can)通信如下图所示:
2.1、电气特性
低速can总线上为显性电平(逻辑0)时,can_h为3.6v、can_l为1.4v,此时电压差是2.2v。总线上为隐性电平(逻辑1)时,can_h为0.3v、can_l都为4.7v,此时电压差就是-4.4v,显性状态和隐性状态的can总线电压范围如下图(标准来源:iso 11898-3:2006)所示:
2.2、终端电阻
与高速can不同,低速can需要在低速can收发器上终止,而不是在电缆上。该终端需要两个电阻器:rth用于can_h,rtl用于can_l。这种配置允许philips fault-tolerant can收发器检测并从总线故障中恢复。
philips建议低速can网络,一个整体的rth和rtl终端电阻为100ω到500ω(每个)。整个网络终端电阻可以确定如下公式:
低速can网络上的每个设备每条can数据线都需要一个终端电阻:rth用于can_h,rtl用于can_l,放置终端电阻位置如下所示:
2.3、总线长度
在线形拓扑中,可挂载20个以上低速can节点,在网络总长度不应超过40米的情况下最大通信速度达到125kbps。
在星形拓扑中, 网络总长度约为40m,各个节点间距离不超过20m。
2.4、布线电缆
低速can总线电缆应满足iso11898中规定的物理介质要求,如下表所示:
2.5、设备数量
低速can总线上设备的最大数量取决于网络上设备的电气特性。如果所有的设备都满足典型的低速/容错can的要求,那么最多有32个设备可以连接到总线上。如果设备信号质量满足低速/容错信号水平规范,则可以连接更高数量的设备。
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补充知识:iso 11898-3与iso 11519-2标准的关系
iso 11519由以下部分组成,总称“道路车辆—低速串行数据通信”:
part 1:general and definitions 概述和定义
part 2:low-speed controller area network (can) 低速控制器局域网(can)
part 3:part 3: vehicle area network (van) 车辆局域网(van)
iso 11519-2:1994(low-speed controller area network (can), 低速控制器局域网(can)),指定can的数据链路层和物理层,这是用于公路车辆应用的高达125 kbit/s的通信网络。低速can是一种串行通信协议,支持分布式实时控制和多路复用。根据iso 7498在iso-osi模型中定义的层次结构层中定义网络的一般体系结构。该标准允许在can总线连线失败时can总线通信得以继续进行。
iso 11898-3:2006(road vehicles — controller area network (can) — part 3: low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface,道路车辆—控制器局域网(can)—第3部分:低速,容错,介质相关的接口),规定了在配备有控制器局域网(can)的道路车辆电子控制单元之间以40 kbit/s至125kbit/s的传输速率建立数字信息交换的特性。
标准iso 11519-2-1994已经在2006年被iso 11898-3-2006代替了,符合标准iso 11898-3的产品也是支持符合iso 11519-2标准的产品。
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