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CAN 协议的技术标准有哪些?

来源:德克西尔 时间:2024-10-14 15:25:45

        CAN(Controller Area Network)协议具有以下主要技术标准:

        一、物理层标准

        1.传输介质

        双绞线:最常用的传输介质,具有良好的抗干扰性能。双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线,屏蔽双绞线能够更好地抵御外部电磁干扰。

        光纤:在一些对电磁干扰要求极高或者需要长距离传输的场合使用。光纤具有传输速度快、抗干扰能力强、传输距离远等优点。

        2.电气特性

        信号电平:CAN 总线采用差分信号传输,CAN_H 和 CAN_L 两根线上的信号电平之差表示逻辑值。显性电平(逻辑 0)时,CAN_H 线上的电压高于 CAN_L 线上的电压;隐性电平(逻辑 1)时,两根线上的电压基本相等。

        终端电阻:为了避免信号反射,在 CAN 总线的两端需要连接终端电阻。终端电阻的阻值一般为 120 欧姆,它可以使信号在总线上的传输更加稳定。

        二、数据链路层标准

        1.帧格式

        数据帧:用于传输数据的帧,由帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场和帧结束等部分组成。数据帧中的仲裁场用于确定帧的优先级,控制场用于表示数据帧的类型和长度,数据场则包含实际要传输的数据。

        远程帧:用于请求发送数据的帧,由帧起始、仲裁场、控制场、CRC 场、应答场和帧结束等部分组成。远程帧的仲裁场与数据帧的仲裁场相同,但远程帧没有数据场。

        错误帧:用于报告错误的帧,由帧起始、错误标志和错误界定符等部分组成。当节点检测到错误时,会发送错误帧通知其他节点。

        过载帧:用于在接收节点尚未准备好接收数据时通知发送节点的帧,由帧起始、过载标志和过载界定符等部分组成。

        2.位时序

        位时间:CAN 总线的一个位时间由同步段、传播段、相位缓冲段 1 和相位缓冲段 2 组成。同步段用于实现节点之间的同步,传播段用于补偿信号在总线上的传输延迟,相位缓冲段用于调整节点的时钟偏差。

        采样点:在位时间中,采样点是用于读取总线上信号电平的时刻。采样点的位置可以通过设置位时间的参数来调整,一般设置在相位缓冲段 1 和相位缓冲段 2 的交界处。

        三、应用层标准

        1.CANopen 协议

        CANopen 是一种基于 CAN 总线的高层协议,主要用于工业自动化领域。它定义了设备的通信对象、通信模式和服务接口,使得不同厂家的设备可以实现互操作性。

        CANopen 协议包括通信协议和设备子协议两部分。通信协议规定了设备之间的通信方式和数据格式,设备子协议则针对不同类型的设备定义了具体的功能和参数。

        2.DeviceNet 协议

        DeviceNet 也是一种基于 CAN 总线的高层协议,主要用于工业控制和自动化领域。它采用了生产者 / 消费者模式的通信方式,支持多主通信和设备的热插拔。

        DeviceNet 协议定义了设备的对象模型、通信连接和服务接口,使得不同厂家的设备可以方便地集成到一个系统中。

        总之,CAN 协议的技术标准涵盖了物理层、数据链路层和应用层等多个方面,这些标准保证了 CAN 总线的可靠性、实时性和互操作性,使其在众多领域得到了广泛的应用。

        



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