CAN-bus拓扑结构及物理层.ppt

Version1.10版2005年12月,CAN-bus拓扑结构和传输介质,CAN-bus拓扑结构,线性拓扑ISO11898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,ISO11898CAN-bus网络拓扑示意图,线性拓扑示意图,Termination,ISO11898-2标准,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40mCAN-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：MaxBitRateMbpsMaxBusLengthm60,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ISO11898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ISO11898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ISO11898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,PhysicalSignaling(PLS)-BitEncoding/Decoding-BitTiming/SynchronizationPhysicalMediumAttachment(PMA)-Driver/ReceiverCharacteristicsMediumDependentInterface(MDI)-Connectors,LogicalLinkControl(LLC)-AcceptanceFiltering-OverloadNotification-RecoverManagementMediumAccessControl(MAC)-DataEncapsulation/Decapsulation-FrameCoding(stuffing/destuffing)-ErrorDetection/Signaling-Serialization/Deserialization,物理层,PhysicalSignaling(PLS)-BitEncoding/Decoding-BitTiming/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ISO11898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,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（BusMedium）,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5Kbps1Mbps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（ISO11898-2）,双绞线（ISO11898-2）,Termination,双绞线的参数（ISO11898-2）,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1Mbps,双绞线的参数（ISO11898-2）,最长的总线长度可达40m1Mbps其它的情况无定义线路延迟=5ns/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,ISO11898电缆推荐参数：直流参数、特性阻抗,电缆参数（ISO11898-2）,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E