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CAN总线原理?CAN总线是数字信号还是模拟信号?

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导读:CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。

一、什么是CAN总线?

在北美和西欧,CAN总线协议已经成为汽车计算机控制系统和嵌入式工业控制局域网的标准总线,并且拥有以CAN为底层协议专为大型货车和重工机械车辆设计的J1939协议。

二、CAN总线的特点

1、多主机方式工作:网络上任意节点可在任意时刻其他节点发送数据,通信方式灵活;

2、网络上每个节点都有不同的优先级,可以满足实时性的要求;

3、采用非破坏性仲裁总线结构,当两个节点同时向网络上传送信息时,优先级高的优先传送;

4、传送方式有点对点、点对多点、点对全局广播三种;

5、通信距离可达6km,通信速率可达1MB/s,节点数可达110个;

6、采用的是短帧结构,每帧有8个有效字节;

7、具有可靠的检错机制,使得数据的出错率极低;

8、当发送的信息遭到破坏后,可自动重发;

9、节点在严重错误时,会自动切断与总线联系,以免影响总线上其他操作。

三、CAN总线原理

CAN总线以广播的方式从一个节点向另一个节点发送数据,当一个节点发送数据时,该节点的CPU把将要发送的数据和标识符发送给本节点的CAN芯片,并使其进入准备状态。

一旦该CAN芯片收到总线分配,就变为发送报文状态,该CAN芯片将要发送的数据组成规定的报文格式发出。

此时,网络中其他的节点都处于接收状态,所有节点都要先对其进行接收,通过检测来判断该报文是否是发给自己的。

由于CAN总线是面向内容的编址方案,因此容易构建控制系统对其灵活地进行配置,使其可以在不修改软硬件的情况下向CAN总线中加入新节点。

四、CAN总线的应用

CAN总线在组网和通信功能上的优点以及其高性价比据定了它在许多领域有广阔的应用前景和发展潜力。

这些应用有些共同之处:CAN实际就是在现场起一个总线拓扑的计算机局域网的作用。不管在什么场合,它负担的是任一节点之间的实时通信,但是它具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优势。

CAN总线最初是为汽车的电子控制系统而设计的,目前在欧洲生产的汽车中CAN的应用已非常普遍,不仅如此,这项技术已推广到火车、轮船等交通工具中。

1、CAN总线技术的应用:国外知名汽车基本都已经采用了CAN总线技术,例如沃尔沃、林肯、奥迪、宝马等,而国内汽车品牌,例如奇瑞等公司也已经有几款车型应用了总线技术。CAN总线技术就是通过遍布车身的传感器,将汽车的各种行驶数据发送到“总线”上,在这个信息共享平台上,凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取需要的信息,从而使汽车的各个系统协调运作、信息共享、保证车辆安全行驶、舒适和可靠。一般来说,越高档的车配备的CAN_BUS数量越多,价格也越高,如途安、帕萨特等车型当中都配备了多个CAN总线。

2、汽车CAN总线节点ECU的硬件设计:汽车CAN总线研发的核心技术就是对带有CAN接口的ECU进行设计,其中ECU的CAN总线模块由CAN控制器和CAN收发器构成。CAN控制器执行完整的CAN协议,完成通讯功能,包括信息缓冲和接收滤波。CAN控制器与物理总线之间需CAN收发器作为接口,它实现CAN控制器与总线之间逻辑电平信号的转换。

3、CAN总线在国内自主品牌汽车中的应用:由于受成本控制、技术实力等因素的限制,CAN_BUS总线技术一般都出现在国外高端汽车,在A级及以下级别车型当中,该项技术大多出现在合资品牌当中,如POLO、新宝来等。在自主品牌中,采用CAN总线技术的车型中很少,风云2则是其中的代表车型。风云2CAN总线技术,可以实现发动机、变速箱、ABS、车身、仪表及其他控制器的通讯,做到全车信息及时共享。在风云2的组合仪表盘当中,阶段里程、未关车门精确显示、安全带未系提醒等20多项信息全部可以显示,比同级产品增加一倍,这样增加了驾驶过程中的安全度。

五、CAN总线是数字信号还是模拟信号

can总线是数字信号,与一般的通信总线相比,CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。

六、模拟信号和数字信号之间的区别

模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示)。时间上连续的模拟信号包括连续变化的图像(电视、传真)信号等。时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,它是对模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号,虽然其波形在时间上是不连续的,但其幅度取值是连续的,所以仍是模拟信号。

数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用。

模拟通信的优点是直观且容易实现,但存在两个主要缺点:

(1)保密性差,模拟通信尤其是微波通信和有线明线通信,很容易被窃听。只要收到模拟信号,就容易得到通信内容。

(2)抗干扰能力弱,电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰,噪声和信号混合后难以分开,从而使得通信质量下降。线路越长,噪声的积累也就越多。

数字通信有如下优点:

(1)加强了通信的保密性。语音信号经A/D变换后,可以先进行加密处理,再进行传输,在接收端解密后再经D/A变换还原成模拟信号。

(2)提高了抗干扰能力,尤其在中继时,数字信号可以再生而消除噪声的积累。

3)传输差错可以控制,从而改善了传输质量。

(4)便于使用现代数字信号处理技术来对数字信息进行处理。

(5)可构建综合数字通信网,综合传递各种消息,使通信系统功能增强。但数字通信也存在缺点,例如:占用频带较宽,技术要求复杂,进行模/数转换时会带来量化误差。

数字通信系统传输的消息一般都是离散的,但也可能是连续的,若需要在数字通信系统中传诵模拟消息,则在发送段的信息源中应包括一个模—数转换装置,而在接收端的收信者中包括一个数—模转换装置。考虑到现在有大量的模拟通信系统这个事实,目前还常常需要它来传输数字信号。这就需要对其做些改造,或者加装数字终端设备。

CAN是控制器局域网络(ControllerAreaNetwork,CAN)的简称,是由以研发和生产汽车电子产品著称的德国BOSCH公司开发的,并最终成为国际标准(ISO11898),是国际上应用最广泛的现场总线之一。

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