can收發(fā)器原理及作用詳細介紹

CAN收發(fā)器主要分為驅(qū)動器和收發(fā)器。TX引腳接收MCU的信號然后給驅(qū)動器到CANH,CANL引腳，CANH,CANL接收差分信號至接收器到RX引腳到MCU。

內(nèi)部CANH、CANL分別為開漏輸出形式?？偩€顯性(0)時，收發(fā)器內(nèi)部Q1、Q2導(dǎo)通(Transceiver發(fā)出high low的Q1,Q2的導(dǎo)通電平)，CANH、CANL之間產(chǎn)生壓差;隱性(1)時，Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無源狀態(tài)，壓差為0(單獨的CAN H/L 一般為VCC/2)。

CAN協(xié)議只有兩層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN收發(fā)器(也就是協(xié)議控制器)的作用就是完成數(shù)據(jù)鏈路層組幀和生成物理層比特流，驅(qū)動器的作用是吧控制器輸出的高低邏輯電平編程CAN總線的差分式電平。協(xié)議相關(guān)的內(nèi)容基本都由協(xié)議控制器完成，單片機軟件上只要配置需要的通信速率、幀ID以及發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后告知收發(fā)器，讓它發(fā)送就OK。不需要從軟件上編寫協(xié)議。

單片機內(nèi)部的CAN控制器和外接CAN控制器功能相同，省去了再加外圍硬件。單片機對幀格式不用特別關(guān)心，但是發(fā)送之前至少需要告訴協(xié)議控制器你所要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容以及幀的ID。

CAN電路介紹：

差分(負載)電阻的作用：

1.在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會被充電，而在恢復(fù)到隱性狀態(tài)時，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負載，電容只能通過收發(fā)器內(nèi)部的差分電阻放電，這個阻抗是比較大的，放電時間就會明顯比較長。因此，總線的終端電阻的第一作用是放電。

2.隱性時差分電阻阻值很大，內(nèi)部的MOS管屬于高阻態(tài)，外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進入顯性(一般的收發(fā)器顯性門限最小電壓僅500mV)。這個時候如果有差模干擾過來，總線上就會有明顯的波動，而這些波動沒有地方能夠吸收掉他們，就會在總線上創(chuàng)造一個顯性位出來。所以為提升總線隱性時的抗干擾能力，增加一個差分負載電阻，且阻值盡可能小，以杜絕大部分噪聲能量的影響。然而，為了避免需要過大的電流總線才能進入顯性，阻值也不能過小。

3.阻抗匹配，減小反射

仲裁段：當(dāng)總線上掛了多個負載的時候，通過仲裁段的電平來確定優(yōu)先級，ID越小優(yōu)先級別越高(CAN的線與機制，CAN顯性的時候,MOS導(dǎo)通，強驅(qū)動。 CAN隱性的時候,MOS關(guān)閉，弱驅(qū)動。 )

控制段：識別擴展幀和標(biāo)準(zhǔn)幀，以及數(shù)據(jù)長度編碼位

數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)，CAN2.0 8位，CAN FD64位，這就是CAN FD速率更快的原因

校驗位：當(dāng)TX,RX收到的數(shù)據(jù)不一致進行校驗。校驗數(shù)據(jù)傳輸是否正確，若不正確，應(yīng)答錯誤停止發(fā)送。

CAN標(biāo)準(zhǔn)：ISO11898(通信速度為 5kbps - 1Mbps 的 CAN 高速通信標(biāo)準(zhǔn)，其中CAN FD(Flexible Data-rate)納入了ISO 11898-1:2015標(biāo)準(zhǔn)中)和ISO11519(通信速度為 125kbps 以下的 CAN 低速通信標(biāo)準(zhǔn))。具體標(biāo)準(zhǔn)可以百度，或者私信我。

CAN的電壓特性：CAN網(wǎng)絡(luò)中的物理信號傳輸基于電壓差的傳輸(差分信號傳輸)。高速CAN和低速CAN的電壓差分電壓大于0.9V時為顯性電平，對應(yīng)邏輯“0”，小于0.5V為隱性電平，對應(yīng)邏輯“1”。以下為ISO11898中的電壓標(biāo)準(zhǔn)參考：

CAN通信原理介紹

電信號的傳輸在物理層面都是靠電壓高低區(qū)分來實現(xiàn)的，CAN通信也不例外。CAN總線使用雙絞線進行差分電壓傳輸，兩條信號線被稱為CAN高(CAN_H)和CAN低(CAN_L)。

兩條線靜態(tài)時均為2.5V左右，此時狀態(tài)表示為邏輯1，也被稱作隱性。當(dāng)兩條線電壓值出現(xiàn)差異時，通常CAN_H=3.5V和CAN_L=1.5V，此時狀態(tài)表示為邏輯0，也稱作顯性。即：

差分電壓CAN_diff = 0V，表示邏輯“1”，為隱性;

差分電壓CAN_diff = 2V，表示邏輯“0”，為顯性;

注：實際開發(fā)中兩條線的電壓都會在標(biāo)準(zhǔn)值上下附近波動，這也是用差分傳輸?shù)暮锰?，減少誤差和噪聲帶來的干擾。

顯性電平用邏輯“0”表示，隱性電平用邏輯“1”表示，這里可能有小伙伴會問為什么“0”是顯性，感官上不應(yīng)該這樣規(guī)定啊?其實這是因為CAN總線采用“線與”規(guī)則進行沖突仲裁，即當(dāng)多個CAN信號同時發(fā)送時，有的發(fā)1有的發(fā)0，而只要有0，當(dāng)前總線就是0(1&0 = 0)，看上去就是1被0覆蓋了。另一方面，從電位看，高電位為0，當(dāng)1和0同時發(fā)送時，總線處于高電位，顯現(xiàn)出來的是0，所以把0規(guī)定為顯性。

事件驅(qū)動，CAN網(wǎng)絡(luò)基于多主架構(gòu)與總線型拓撲的原因是：每個CAN節(jié)點都可以發(fā)送報文至CAN總線上。CAN報文的傳輸不遵循任何預(yù)定的時間順序，而是由事件驅(qū)動。

當(dāng)傳輸信息時，通信通道才會處于繁忙狀態(tài)，因此CAN節(jié)點可以非?？焖俚卦L問總線。理論上，由于可以快速響應(yīng)異步事件且波特率高達1 Mbit/s，因此在CAN網(wǎng)絡(luò)中完全可以實現(xiàn)毫秒級的實時數(shù)據(jù)傳輸。

接收方(receiver)選擇尋址(addressing)，在CAN網(wǎng)絡(luò)中，接收方選擇尋址防止總線節(jié)點之間產(chǎn)生依賴，從而提高配置的靈活性：CAN報文是廣播發(fā)送的，網(wǎng)絡(luò)中所有CAN節(jié)點都可以接收到所有CAN報文。每個節(jié)點中都有過濾器，可以通過報文的標(biāo)識符(ID)來篩選實際所需的CAN報文。雖然這會增加開銷，但卻可以在不修改CAN網(wǎng)絡(luò)的情況下集成其他CAN節(jié)點。