3.2 CAN技术规范的基本内容技术规范的基本内容 3.2.1 物理层物理层3.2.2 数据链路层数据链路层3.2.1 物理层物理层一、一、物理层的特点物理层的特点1.物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接物理数据在总线上各节点间的传输过程，主要是连接介质、线路的电气特性、数据传输的编码与解码、定介质、线路的电气特性、数据传输的编码与解码、定时以及同步的实施标准时以及同步的实施标准CAN物理层的各种定义：物理层的各种定义：Bosch CAN对物理层没有具体定义；对物理层没有具体定义；ISO11898定义的高速定义的高速CAN；ISO11519-2定义的低速定义的低速CAN；SAEJ2284定义的高速定义的高速CAN；二、位定时及其同步二、位定时及其同步 CANCAN节点本来都在独自运行，而通讯之类的节点本来都在独自运行，而通讯之类的操作却要求在它们之间建立协作关系为了达操作却要求在它们之间建立协作关系为了达到并维持这种协作关系，有关节点中的协议控到并维持这种协作关系，有关节点中的协议控制芯片必须在位定时逻辑的管理下，进行正确制芯片必须在位定时逻辑的管理下，进行正确的同步处理的同步处理。
1.位定时位定时传输速度（波特率）传输速度（波特率）：单位时间内所发送的二进制位数单位时间内所发送的二进制位数 位时间长度：发送一位二进制数所需要时间位时间长度：发送一位二进制数所需要时间 位时间长度被分为四段，各段的前后顺序如下：位时间长度被分为四段，各段的前后顺序如下：图图 3-6 CAN的位定时与同步规则的位定时与同步规则 S S：跳边沿，用于同步总线上的各个节点跳边沿，用于同步总线上的各个节点P P：补偿信号在传播过程中难以避免的延迟时间（延时和的补偿信号在传播过程中难以避免的延迟时间（延时和的2 2倍）倍）P1P1、P2：均可伸缩，它们用于对位定时逻辑进行调整，以适应总线均可伸缩，它们用于对位定时逻辑进行调整，以适应总线信号的实际位时间相对于额定值的变化信号的实际位时间相对于额定值的变化采采样样点点：接接收收器器中中读读取取总总线线状状态态的的时时刻刻，位位于于P1和和P2之之间间，因因为为总总线线信信号号发发展展到到这这里里，其其物物理理属属性性一一般般已已经经比比较较稳稳定定，此此刻刻的的总总线线状态应该可以充分体现出实际的位值状态应该可以充分体现出实际的位值位位定时的计算定时的计算时间基准单元（时间基准单元（Time QuantumTime Quantum，TQTQ，），），是由振荡器周期产生的固定是由振荡器周期产生的固定时间长度，可以通过编程设定为不同的振荡器周期倍数。
时间长度，可以通过编程设定为不同的振荡器周期倍数位时间中，各时间段长度都以位时间中，各时间段长度都以TQTQ为单位计算：为单位计算：1 1）SYNC-SEGSYNC-SEG是是1 1个个TQTQ2 2）PROP-SEGPROP-SEG是是l l 8 8个个TQTQ3 3）PHASE-SEG1PHASE-SEG1可编程设为可编程设为 l l8 8个个TQTQ4 4）PHASE-SEG2PHASE-SEG2取取PHASE-SEG1PHASE-SEG1和和IPTIPT两者中的最大值两者中的最大值信息处理时间信息处理时间IPTIPT一般小于等于一般小于等于2 2个个TQTQ标称位时间长度标称位时间长度NBTNBT必须通过编程设定为必须通过编程设定为8 82525个个TQTQ范围内的值范围内的值2.同步同步1）硬同步：）硬同步：具有强制性，就是说无论接收器原先处于何种状态，具有强制性，就是说无论接收器原先处于何种状态，现在它都必须以导致硬同步的那个下降沿为起点，重现在它都必须以导致硬同步的那个下降沿为起点，重新开始位定时新开始位定时在在t t1 1时刻，总线状态由原来的空闲变为显性由于总时刻，总线状态由原来的空闲变为显性。
由于总线空闲之后的第一个显性位必为线空闲之后的第一个显性位必为CANCAN帧的帧的SOFSOF，所以接所以接收器知道有节点在送出消息，便执行一次收器知道有节点在送出消息，便执行一次“硬同步硬同步”（Hard SynchronizationHard Synchronization）同步沿在同步段同步沿在同步段硬同步之后，接收器的位定时逻辑开始以额定位时间硬同步之后，接收器的位定时逻辑开始以额定位时间按部就班地监测总线按部就班地监测总线2 2）再同步（软同步）：）再同步（软同步）：为了补偿传输中造成的同步差异，对同步信号进行调为了补偿传输中造成的同步差异，对同步信号进行调整t t2 2时刻，第三位数的起始下降沿落在了时刻，第三位数的起始下降沿落在了t tB2B2的的P P2 2中，显中，显然然t tB3B3的同步段将的同步段将“名不副实名不副实”，于是接收器的位定时，于是接收器的位定时逻辑需要进行一次逻辑需要进行一次“再同步再同步”3 3）再同步跳变宽度（）再同步跳变宽度（RJWRJW）：）：对同步点进行一次调整的对同步点进行一次调整的时间（时间（TQTQ数）采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化再同步跟据跳变沿位置错误状态进行调整。
再同步跟据跳变沿位置错误状态进行调整跳变沿的位置错误跳变沿的位置错误E E定义为跳变沿与定义为跳变沿与SYNC-SEGSYNC-SEG的相对位的相对位置长度的置长度的TQTQ数其符号数其符号S S定义如下：定义如下：1 1）如果跳变沿在）如果跳变沿在SYNC-SEGSYNC-SEG中，则中，则S=0S=02 2）如果跳变沿在如果跳变沿在SYNC-SEGSYNC-SEG之前，则之前，则S0S0S0n当当E E小小于于等等于于再再同同步步跳跳变变宽宽度度的的编编程程值值时时，不不采采取取再再同同步调整；如果步调整；如果E E大于再同步跳变宽度时，则：大于再同步跳变宽度时，则：l l）如果如果S0 0，PHASE-SEG1PHASE-SEG1加长加长RJWRJW2 2）如果如果S S0 0，PHASE-SEG2PHASE-SEG2减小减小RJWRJW采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化采样时刻发生变化和采样时间长度发生变化3.位填充（编码位填充（编码/解码）解码）n当当采采用用非非归归零零（NRZNRZ）编编码码连连续续发发送送相相同同位位时时，就就无无法法得得到到这这样样的的同同步步信信息息；CANCAN采采用用位位填填充充规规则则弥弥补补这这个个缺缺点，为接收端的再同步提供条件。
点，为接收端的再同步提供条件n一一个个帧帧中中，起起始始域域、仲仲裁裁域域、控控制制域域、数数据据域域和和CRCCRC域域的的二二进进制制位位流流通通过过位位填填充充方方式式编编码码，每每当当发发送送端端检检测测到到连续的连续的5 5个相同位时，自动插入一个补位个相同位时，自动插入一个补位n在在CANCAN中，两个跳变间的最大时间为中，两个跳变间的最大时间为2929个个TQTQ三、三、CAN总线收发器总线收发器nCAN的物理层接口芯片的物理层接口芯片n在在CMOS电平与差分电压之间实现信号形式的转换电平与差分电压之间实现信号形式的转换n发发送送接接收收器器在在两两条条线线的的CAN网网络络上上发发送送信信号号时时，一一条条线线称称为为CAN-HIGH，另另一一条条称称为为CAN-LOW，两两条条线线上上是是差差动动信信号号，具具体体电电平平和和特特性性取取决决于于适适用用的的标标准准或设计规范或设计规范1.ISO11898定义的高速定义的高速CAN2.ISO11519-2定义的低速定义的低速CAN图3-4图图3-5 3-5 低速容错低速容错CAN的物理信号的物理信号 3.ISO11898和和ISO11519-2物理层物理层的主要区别的主要区别物理层物理层 ISO11898 ISO11519-2 通信速度通信速度 1Mbit/s 125Kbit/s 最大总线长度最大总线长度 40m 1km 最多连接节点数最多连接节点数3020总线电平（总线电平（V）显性电平显性电平 隐性电平隐性电平 显性电平显性电平隐性电平隐性电平 CAN-H 4.5 3.5 2.752.0 2.5 3 3.85 4 5 1.6 1.75 1.90CAN-L 2.25 1.5 0.52.0 2.5 3 0 1 1.153.10 3.25 3.40 总线特性总线特性 双绞线（总线阻抗双绞线（总线阻抗 120）闭环总线闭环总线终端电阻：终端电阻：120(min:85,max:130)总线滞后时间：总线滞后时间：5ns/m5ns/m 双绞线双绞线开环总线开环总线终端电阻：终端电阻：2.2k(min:2.09k,max:2.31k)总线滞后时间：总线滞后时间：5ns/m5ns/mCAN-H与与GND间的静态电容：间的静态电容：30pF/mCAN-L与与GND间的静态电容：间的静态电容：30pF/mCAN总线收发器总线收发器nCAN收发器分成两种：收发器分成两种：高速高速CAN飞利浦的飞利浦的PCA82C250 低速低速CAN摩托罗拉的摩托罗拉的MC33388思考题思考题n1.总线空闲时电平状态如何？总线空闲时电平状态如何？n2.总线定时和同步如何实现？总线定时和同步如何实现？。