CAN bus (Controller Area Network) este un protocol de comunicații seriale-în timp real foarte fiabil, utilizat în vehicule, automatizări industriale și în alte domenii. Permite mai multor microcontrolere și dispozitive să comunice între ele fără un computer gazdă.
Autobuzul CAN a fost dezvoltat inițial de Bosch în Germania la începutul anilor 1980 pentru comunicarea în-vehicule. În 1993, ISO a publicat standardul CAN bus (ISO 11898), care cuprinde atât protocolul stratului de legătură de date, cât și protocolul stratului fizic.
ISO 11898-1: Definește protocolul stratului de legătură de date.
ISO 11898-2: definește protocolul stratului fizic pentru magistrala-CAN de mare viteză, care acceptă o rată maximă de transfer de date de 1 Mbps. Acesta recomandă o topologie liniară și este potrivit pentru aplicații cu cerințe ridicate în timp real.
ISO 11898-3: definește protocolul de nivel fizic pentru magistrala-can de viteză mică, cu rate de transfer de date cuprinse între 40 Kbps și 125 Kbps. Cunoscut și ca CAN tolerant-la erori, permite comunicarea continuă chiar și atunci când o linie de semnal eșuează, făcându-l potrivit pentru aplicații cu cerințe mai mici în timp real.
Caracteristici CAN Bus:
Control multi-Master:Autobuzul CAN acceptă mai multe dispozitive master care coexistă în rețea fără o ierarhie master-slave. Dispozitivele comunică pe baza priorității mesajului.
Semnalizare diferențială:Utilizează două fire (CAN_H și CAN_L) pentru a transmite semnale diferențiale, sporind rezistența la interferența electromagnetică.
Arbitraj ne-distructiv:În timpul transmiterii mesajului, dacă are loc o coliziune, mesajul cu-prioritate mai mare este transmis în timp ce mesajul cu prioritate-inferioară așteaptă retransmiterea.
Detectarea și tratarea erorilor:Dispune de capabilități robuste de detectare și tratare a erorilor, inclusiv verificarea sumei de control CRC și verificarea erorilor de biți.
Topologie flexibilă:Suportă mai multe topologii de rețea, cum ar fi configurații liniare, stea, arbore și inel.
Pe magistrala CAN, diferența semnificativă de tensiune dintre „0” și „1” logic asigură o comunicare fiabilă. Referindu-ne la descrierea de mai sus, cele două niveluri logice de pe magistrala CAN sunt:
dominantă: 0
Recesiv: 1
Nivelurile semnalului de pe magistrala CAN prezintă linii{0}}și caracteristici. Această linie-și comportament formează baza circuitului pentru arbitrajul magistralei CAN: nivelul dominant (0) maschează întotdeauna nivelul recesiv (1). Dacă noduri diferite transmit simultan niveluri dominante și recesive, magistrala prezintă nivelul dominant (0). Numai atunci când toate nodurile transmit nivelul recesiv (1) magistrala prezintă starea recesivă.
Nivel dominant:Logica 0. În CAN-de viteză mare, pinul CAN_H trece la 5V, în timp ce pinul CAN_L trece la 0V.
Nivel de supunere:Logica 1. Niciun pin nu este antrenat.
Autobuzele CAN-de mare viteză și-magistralele CAN cu viteză mică diferă în ceea ce privește definițiile nivelului de semnal al stratului fizic:
CAN-de mare viteză definește un „1” logic atunci când tensiunile CANH și CANL sunt egale (CANH=CANL=2.5V) și un „0” logic când diferența de tensiune dintre CANH și CANL este de 2 V (CANH=3.5V, CANL=1.5V).
În intervalul de tensiune al modului comun-(-12V la 12V), transceiver-ul CAN de mare viteză interpretează o diferență de tensiune mai mare de 0,9V între CANH și CANL ca stare dominantă și o diferență mai mică de 0,5V ca stare recesivă. Un circuit de histerezis intern reduce interferența.
CAN de viteză - joasă definește un „1” logic atunci când diferența de tensiune dintre CANH și CANL este de 5 V (CANH=0V, CANL=5V) și un „0” logic când diferența de tensiune este de 2,2 V (CANH=3.6V, CANL=1.4V).
Niveluri-de semnal CAN de mare viteză (ISO 11898-2)
Niveluri ale semnalului CAN cu viteză redusă-(ISO 11898-3)
Mecanisme de tratare a erorilor CAN:
Erori CRC:Detectează erori prin calcularea și verificarea valorii CRC a datelor.
Erori de biți:Detectează erorile de biți în timp real-în timpul transmisiei.
Cadre de eroare:Trimite cadre de eroare pentru a solicita retransmiterea atunci când sunt detectate erori.
Rezumat
Autobuzul CAN a câștigat o adoptare pe scară largă în mai multe domenii datorită fiabilității sale ridicate, performanței în timp real{0}}și flexibilității. Pe măsură ce tehnologia avansează, magistrala CAN continuă să evolueze-de exemplu, standardul CAN FD (Flexible Data-Rate) lansat de BOSCH îmbunătățește și mai mult ratele de transmisie a datelor pentru a satisface cerințele aplicațiilor care necesită lățime de bandă mai mare.