之前寫了一篇關(guān)于車載OBD接口的文章，帶大家認(rèn)識(shí)了車載總線，今天的文章是關(guān)于最重要的車載總線——CAN BUS。汽車上的OBD接口，到底是啥東西？文章目錄：
一、CAN總線是什么？
二、CAN總線的作用？
三、CAN總線的優(yōu)點(diǎn)
四、CAN總線的歷史
五、CAN總線拓?fù)鋱D
1. 顯性和隱性
2. CAN收發(fā)器的作用
3. CAN控制器的作用
4. 120Ω終端電阻
六、基本的CAN總線電路
一、CAN總線是什么？
CAN是Controller Area Network的簡稱，是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，最早是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，1986年，BOSCH開發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議，后來，CAN總線通過ISO 11898和ISO 11595進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
把汽車比如成人體，那CAN總線就是神經(jīng)系統(tǒng)，電子控制單元（ECU）就是身體的一部分，身體是由多個(gè)ECU組成的，各個(gè)ECU之間通過神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行通信，一個(gè)部分感知到的信息可以與另一部分共享。
CAN的應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。
二、CAN總線的作用？
在汽車上，CAN總線的作用就是把不同的部件連接起來，然后這些部件都執(zhí)行同一套標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，這樣的好處是兼容性高，信息可以可靠共享，并且能減少整車的線束數(shù)量。
節(jié)點(diǎn)可以掛很多部件
三、CAN總線的優(yōu)點(diǎn)
1. 簡單低成本：ECU通過單個(gè)CAN系統(tǒng)進(jìn)行通信，而不是直接的復(fù)雜模擬信號(hào)線通信，這樣減少了錯(cuò)誤，重量，接線和成本。2. 完全集中：CAN總線提供了一個(gè)接入點(diǎn)，可以與所有網(wǎng)絡(luò)ECU進(jìn)行通信，——支持集中診斷，數(shù)據(jù)記錄和配置。3. 穩(wěn)定：CAN總線具有強(qiáng)大的抗電干擾和抗電磁干擾能力，非常適合對(duì)安全要求嚴(yán)格的應(yīng)用（例如車輛）。4. 高效：通過ID對(duì)CAN幀進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序，以便優(yōu)先級(jí)最高的數(shù)據(jù)可以立即訪問總線，而不會(huì)引起其他幀的中斷。
四、CAN總線的歷史
CAN總線發(fā)展很多年了。
CAN之前版本：汽車ECU是復(fù)雜點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線。
1986年：博世開發(fā)了CAN協(xié)議作為解決方案。
1993年：CAN被采用為估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11898）
2003年：ISO 11898稱為標(biāo)準(zhǔn)系列。
2012年：博世發(fā)布了CAN FD 1.0
2015年：CAN FD協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（ISO 11898-1）
2016年：CAN物理層，數(shù)據(jù)速率高達(dá)5Mbit/s，已通過ISO 11898-2標(biāo)準(zhǔn)化。
如今，CAN BUS已成為汽車、卡車、公共汽車、拖拉機(jī)、輪船、飛機(jī)等的標(biāo)準(zhǔn)配置。
五、CAN總線拓?fù)鋱D
從拓?fù)鋱D中可以看到一個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)，主要由CPU，CAN控制器，CAN收發(fā)器組成。
CAN總線拓?fù)?/span>
1. 顯性和隱性
CAN總線是差分線，有CAN_H和CAN_L兩根線，差分線的抗干擾能力強(qiáng)，外界有干擾時(shí)，幾乎同時(shí)會(huì)耦合到差分線的兩根線上，而接收端關(guān)心的只是兩信號(hào)的差值，所以外界的共模噪聲可以被完全抵消，圖中箭頭所示，雖然兩根線都受到干擾，但是兩者差值不變。
CAN收發(fā)器根據(jù)CAN_H和CAN_L的差值來判斷總線電平，總線電平有兩種，顯性電平和隱性電平，CAN2.0A/B規(guī)定的總線value如下：
電平邏輯總線Value顯性電平0CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V隱性電平1CAN_H=2.5V，CAN_L=2.5V
有人會(huì)說，為什么顯性電平是邏輯0，是因?yàn)镃AN總線采用的"線與"的規(guī)則進(jìn)行總線沖裁，在CAN2.0上規(guī)定了總線上同時(shí)傳輸顯性和隱形電平時(shí)，總線是顯性，即1&0=0，所以0為顯性。
從下圖可以看到，ISO11898的電平和ISO11519是不一樣的，現(xiàn)在大多數(shù)都是和ISO11898一樣的。
下面是兩個(gè)顯隱性電平的區(qū)別比較，同時(shí)給出了最大最小值。
兩種標(biāo)準(zhǔn)CAN總線電平區(qū)別
2. CAN收發(fā)器的作用
顧名思義，收發(fā)器既可以收，也可以發(fā)，收是接收CAN總線上的差分?jǐn)?shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL電平，發(fā)送給控制器；發(fā)是將CAN控制器的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)進(jìn)行總線數(shù)據(jù)傳輸。
3. CAN控制器的作用
CAN控制器一方面接收收發(fā)器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行解析后發(fā)送給CPU；另一方面接收CPU的指令數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給CAN收發(fā)器。
4. 120Ω終端電阻
高頻信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)波長相對(duì)傳輸線較短，信號(hào)在傳輸線終端會(huì)形成反射波，干擾原信號(hào)，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號(hào)到達(dá)傳輸線末端后不反射。
對(duì)于低頻信號(hào)則不用CAN總線兩端必須連接終端電阻才可以正常工作，終端電阻應(yīng)該與通訊電纜的阻抗相同，典型值為120歐姆，其作用是匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。
終端電阻并不都是120Ω，以下是ISO 11898協(xié)議的推薦值。
終端電阻取值
四、基本的CAN總線電路
如下就是CAN BUS的基本電路，因?yàn)橐话愎?jié)點(diǎn)都是和OBD接口相連的，ESD保護(hù)非常重要，另一方面120Ω并不是任何時(shí)候都需要，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)加一個(gè)JP1跳接帽比較好。
必要時(shí)需要在CAN_H和CAN_L預(yù)留RC EMI filters，用來吸收EMI。
CAN總線上預(yù)留RC吸收EMI
今天的文章到這里就結(jié)束了。。。
后續(xù)的文章會(huì)更新CAN總線的軟件協(xié)議部分，盡請(qǐng)期待。