CAN协议基础知识
CAN是国际性的标准化协议。下面介绍其规格内容与CAN的符合情况。
CAN协议的基本概要
CAN协议由其开发商Bosch公司制定规格书，然后经国际标准化组织（ISO）将其作为“ISO11898”及“ISO11519”实施了标准化。ISO11898是通信速度达到125 kbps到1 Mbps的高速CAN通信（CAN-C）规格，目前分为数据链接层规格“ISO11898-1”与物理层规格“ISO11898-2”。ISO11519是通信速度为125 kbps以下的低速CAN通信规格。
何谓OSI基本参考模型
如在进行对话时使用相同的语言一样，在信息通信中也需要规定通用的语言及规则。包括CAN在内的信息通信被ISO规定的OSI基本参考模型进行了标准化。所谓OSI参考模型，是指由ISO将计算机通信功能分割为层级结构的模型。CAN协议针对OSI基本参考模型的传输层、数据链接层、物理层分别进行了规定。
OSI基本参考模型
| 软件控制 | 7 | 应用层 |
|---|---|---|
| 6 | 表示层 | |
| 5 | 会话层 | |
| 4 | 传输层 | |
| 3 | 网络层 | |
| 硬件控制 | 2 | 数据链接层 |
| 1 | 物理层 |
4. 传输层的定义内容
传输层仅对重传控制进行了定义。在CAN的特点“高速而可靠的数据共享”已有所提及，具有在发生发送错误时重新发送数据的“永久重试”功能。
2. 数据链接层的定义内容
数据链接层细分为理论链接控制LLC（Logical Link Control）子层与媒体访问控制MAC（Medium Access Control）子层，主要对进行电脉冲信号转换为帧、数据冲突时的仲裁、数据传送时进行校验的ACK响应、各种错误检测及通知等进行了定义。对以下内容在ISO11898、ISO11519中进行了统一规格化。
| 定义事项 | ||
|---|---|---|
| 数据链接层 | LLC | 接收信息选择（验收过滤） |
| 过载通知 | ||
| 错误恢复 | ||
| MAC | 信息帧化 | |
| 连接控制方式 | ||
| 数据冲突时的仲裁 | ||
| 故障扩散抑制功能 | ||
| 错误通知 | ||
| 错误检测 | ||
| 响应方式 | ||
| 通信方式 | ||
1. 物理层的定义内容
在对物理特性或规格进行定义的物理层规定了位同步/重新同步、采样点等的位定时、收发器或总线特性，但未对连接器或电缆的形状进行规格化。另外，物理层中还包括与ISO11898及ISO11519中统一规定的部分不同的部分。
- 通信速度
-
- [ISO11898（高速）]
- 1 Mbps以下
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 125 kbps以下
- CAN总线信号
-
- [ISO11898（高速）]
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 最大总线长度
-
- [ISO11898（高速）]
- 40m/1Mbps
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 1Km/40Kbps
- 最大连接单元数
-
- [ISO11898（高速）]
- 最大30
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 最大20
- 信号等级
-
- [ISO11898（高速）]
-
总线状态 隐性（1） 显性（0） Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. CANH 2.00 2.50 3.00 2.75 3.50 4.50 CANL 2.00 2.50 3.00 0.50 1.50 2.25 电位差 -0.50 0.00 0.05 1.50 2.00 3.00
-
- [ISO11519（低速CAN）]
-
总线状态 隐性（1） 显性（0） Min. Typ. Max. Min. Typ. Max. CANH 1.60 1.75 1.90 3.85 4.00 5.00 CANL 3.10 3.25 3.40 0.00 1.00 1.15 电位差 -0.30 -1.50 — 0.30 3.00 —
- 阻抗
-
- [ISO11898（高速）]
- 120 Ω（最小85 Ω/最大130 Ω）
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 120 Ω（最小85 Ω/最大130 Ω）
- 总线电阻率
-
- [ISO11898（高速）]
- 70 mΩ/m
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 90 mΩ/m
- 总线延迟时间
-
- [ISO11898（高速）]
- 5ns/m
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 5ns/m
- 终端电阻
-
- [ISO11898（高速）]
- 120 Ω（最小85 Ω/最大130 Ω）
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 2.2 KΩ（最小2.09 KΩ/最大2.31 KΩ）
- 其他
-
- [ISO11898（高速）]
- 双绞线（屏蔽/非屏蔽）
循环总线
-
- [ISO11519（低速CAN）]
- 双绞线（屏蔽/非屏蔽）
开放式总线
CAN_L与GND静电容量 30 pF/m
CAN_H与GND静电容量 30 pF/m
在SAE也对CAN实施了规格化
除ISO规格以外，由SAE（Society of Automotive Engineers）规定的J2284/J2411中也对CAN实施了规格化。另外，作为使用CAN的通信规格，CiA（CAN in Automation）及ODVA（Open Device Net Vendor Association）等组织也实施了规格化。
