Физический уровень CAN сети

February 3, 2011 by admin Комментировать »

Передача сигналов производится по двухпроводной линии, классический вариант – витая пара. Могут применяться и другие физические линии связи, например, предусматривается возможность передачи по линии связи и сигналов, и питающего напряжения. Скорость передачи данных стандартизована и может лежать в диапазоне от 10 кбит/с до 1 Мбит/с. Из-за особенностей алгоритма арбитража применяется сигнальный код NRZ, а максимальная длина линии связи и скорость передачи данных жестко связаны. Время двойного оборота, которое определяется задержкой сигналов, должно быть меньше длительности одного битового интервала. На количество узлов ограничений нет.

Побитовый неразрушающий арбитраж использует доминантный и рецессивный уровни сигналов в линии связи. Если трансиверы двух узлов одновременно формируют разные уровни сигналов, то в линии связи будет передаваться доминантный уровень. Протокол предполагает контроль уровня сигнала в линии связи параллельно с передачей, если сигнал в линии отличается от передаваемого, узел обязан прервать передачу. Таким образом, передача сообщения с доминантными сигналами всегда будет продолжаться, а передача сообщения с рецессивными сигналами должна быть прервана при одновременной работе нескольких трансиверов.

CAN протокол амплитуду сигналов жестко не определяет, границы сигналов заданы на уровне 1/3 от напряжения питания. При стандартном напряжении 5 В эти границы составляют 1,5 В и 3,5 В. Доминантный сигнал (сигнал 0) соответствует напряжению больше 3,5 В на шине CAN H и напряжению меньше 1,5 В на шине CAN L. Рецессивный уровень (сигнал 1) – одинаковые напряжения на обеих шинах. Входы трансиверов идентифицируют сигналы по разности напряжений, поэтому синфазные помехи не приводят к искажению сигналов. Для повышения надежности в трансиверах рекомендуется применять стандартные средства гальванической развязки.

Синхронизация требует выделения синхросигналов из принимаемых сигналов. Т.к. код NRZ предполагает переключение сигналов только на границах битовых интервалов, протокол запрещает передачи длинных последовательностей одинаковых сигналов. Используемый алгоритм бит-стаффинга реализует добавление противоположного бита после любой последовательности, содержащей пять одинаковых бит. Это позволяет обеспечить надежную синхронизацию при передаче произвольных битовых последовательностей. Кроме того, последовательности, содержащие более пяти одинаковых бит подряд, используются как сообщения об ошибках.

25 временных квантов. Для синхронизации всегда используется Рис. 4.1. Битовый интервал для синхронизации

Тактовые генераторы всех узлов автономны и должны работать на номинально одинаковых частотах. Для обеспечения надежной синхронизации битовый интервал (время передачи одного бита, определяемое скоростью передачи) разбивается на временные кванты (квант – период тактовых импульсов). В битовом интервале (рис. 4.1) по стандарту может содержаться от 8 до первый временной квант каждого битового интервала, а идентификация сигнала производится в последней четверти битового интервала (Sample point на рис. 4.1). Максимальное расхождение во временных границах не превышает одного временного кванта для узлов с реально отличающимися тактовыми частотами (частоты совпадают только номинально). Это расхождение не выводит точку идентификации (sample point) за допустимые пределы. Синхроимпульсы формируются по каждому переключению из доминантного в рецессивный уровень. Так как бит-стаффинг запрещает в кадре передачу более 5 одинаковых бит подряд, синхроимпульсы будут формироваться не реже одного раза за десять битовых интервалов. Разница в тактовых частотах узлов сети не должна приводить к ошибкам синхронизации за этот период, что несложно обеспечить современными аппаратными средствами.

Таблица 4.1

Bit rate Bus length (1)

Nominal

bit time tb

Number of time quanta per bit

Length of

time quantum t,

Location of

sample point

1 Mbit/s 25 m

1 LIS

3

125 ns

6 tq

(750 ns)

800 kbit/s 50 m

1.25 ns

10

125 ns

3 tq

(1 (IS)

500 Kbit/s 100 m

2 lis

16

125 ns

14 tq

(1.75 (1$)

250 Kbit/s 250 m (2)

4 lis

16

250 ns

14 tq

(3.5 ^S)

125 kbit/s

500 m (2)

3 LIS

16

500 ns

14 tq

(7 (AS)

50 kbit/s 1000 m (3)

20 ^is

16

1.25 lis

14 tq

(17 5 [jS)

20 kbit/s 2500 m (3)

50 j.is

16

3.125 lis

14 tq

(43.75 [is)

10 kbit/s 5000 m (3)

100 ^is

16

6.25 us

14 tq

(87.5 (JS)

Рекомендуемые значения скоростей передачи с указанием максимальной длины линий связи, временных квантов (величина обратная тактовой частоте) и количества временных квантов в битовом интервале приведены в табл. 4.1. Стандартное номинальное значение тактовой частоты, необходимое для синхронизации на максимальной скорости, равно 8 МГц.

Для решения основных задач физического уровня выпускаются интегральные схемы CAN трансиверов, работающих с различными стандартными напряжениями питания и типами линий связи в соответствии с требованиями CAN протокола .

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты