CAN-bus 传输介质 Version 1.10版 2006年5月.

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1 CAN-bus 传输介质 Version 1.10版 2006年5月

2 目录 物理层 CAN-bus传输介质 CAN-bus双绞线 CAN-bus光纤

3 物理层 Logical Link Control (LLC) Medium Access Control (MAC) Application
- Acceptance Filtering - Overload Notification - Recover Management Medium Access Control (MAC) - Data Encapsulation/Decapsulation - Frame Coding (stuffing/destuffing) - Error Detection/Signaling - Serialization/Deserialization Application Presentation Session Transport Network Data Link Layer Physical Layer OSI参考模型 Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/Synchronization Physical Medium Attachment (PMA) - Driver/Receiver Characteristics Medium Dependent Interface (MDI) - Connectors

4 物理层 Physical Signaling (PLS) - Bit Encoding/Decoding - Bit Timing/Synchronization 物理介质配置 (PMA) - 收发器件特性 介质依存接口 (MDI) - 连接器 - 线缆，光纤等

5 物理层 物理层并不由CAN规定 必须与CAN的规格兼容 物理层特性符合ISO 11898标准 包括PMA和MDI 必须规定显性和隐性状态
显性位状态可以覆盖隐性状态 仲裁 错误帧的产生 物理层特性符合ISO 11898标准

6 CAN-bus 传输介质 单线（汽车） 双绞线 屏蔽双绞线 同轴电缆 单模光纤 无线通信 R V CANH CANL

7 传输介质（Bus Medium） 物理介质必须支持“显性”和“隐性”状态，“显性”状态支配“隐性”状态，例如在总线仲裁时。
双线结构总线必须使用终端电阻抑制信号反射，并且采用差分信号传输减弱电磁干扰（EMI）的影响。 使用光学介质时，隐性电平通过状态“暗”表示，显性电平通过状态“亮”表示； 同一段CAN-bus网络采用相同的传输介质。

8 双绞线特点 技术上容易实现、造价低廉； 理论上节点数无限制、对环境电磁辐射有一定抑制能力； 随着频率的增长，双绞线线对的衰减迅速增高；
双绞线有所谓的近端串扰； 适合CAN-bus网络5Kbps～1Mbps的传输速率。 目前，采用双绞线的CAN总线分布式系统已得到广泛应用，如汽车电子、电梯控制、电力系统、远程传输等。

9 双绞线（ISO ） CAN总线电平标称值

10 双绞线（ISO 11898-2） CANH CANL 3.5 V 1.5 V 2.5 V R Node 1 Node 2 Node n
Termination

11 双绞线参数（ISO 11898-2） 高速差分总线 双线平衡信号 信号线结构 双绞线或平行线 非屏蔽或屏蔽 线缆阻抗 = 120 Ω
有公共地 信号线结构 较短的残余 双绞线或平行线 非屏蔽或屏蔽 线缆阻抗 = 120 Ω 最高速度达 1 Mbps 空闲 置位 3.5 V 1.5 V 2.5 V

12 双绞线参数（ISO 11898-2） 最长的总线长度可达40m @ 1 Mbps 线路延迟 = 5 ns/m (名义值) 规定了电气指标
其它的情况无定义 线路延迟 = 5 ns/m (名义值) 规定了电气指标 而不是机械指标 可使用galvanic (光学) 绝缘 空闲 置位 3.5 V 1.5 V 2.5 V

13 电缆参数（ISO ） ISO 电缆推荐参数 ：直流参数、特性阻抗

14 电缆选择的要素 线长:如果外部干扰比较弱，CAN-bus中的短线（长度<0.3m）可以采用扁平电缆 ；
特征阻抗：所采用的传输线的特征阻抗约为120欧姆； 有效电阻：所使用的电缆的电阻必须足够的小以避免线路压降过大。

15 电缆结构分析 单屏蔽层的CAN电缆剖析与连接

16 电缆适用类型 推荐的电缆类型

17 导线长度与波特率 波特率与长度的关系 基本公式： Max Bit Rate [Mbps] ×Max Bus Length[m] ≤ 60

18 双绞线的使用 双绞线采用抗干扰的差分信号传输方式； 使用非屏蔽双绞线作为物理层，只需要有2根线缆作为差分信号线（CANH、CANL)传输；
使用屏蔽双绞线作为物理层，除需要2根差分信号线（CANH、CANL)的连接以外，还要注意在同一网段中的屏蔽层（SHIELD）单点接地问题。

19 双绞线网络的注意事项 以下列表说明了组建CAN网络时应该遵守的规则

20 光纤的选择 石英光纤特点： 衰减小，技术比较成熟； 纤带宽大，抗电磁干扰； 易成缆特性； 芯径很细（小于10µm）； 连接成本较高。

21 光纤的选择 塑料光纤特点： 成本与电缆相当； 芯径达（0.5~1mm)； 连接易于对准； 重量轻； 损耗将低到20dB/km。

22 光纤应用场合 多模光纤一般用于建筑物内或地理位置相邻的环境中； 单模光纤是当前计算机网络中研究和应用的重点；
塑料光纤在高速距离通信网络中得到广泛应用。

23 光纤网络构成方式 光纤网络的构成方式有两种： 一种是基于光纤定向耦合器的无延时环网； 另一种是基于光电收发模块的中继型环网；

24 CAN-bus光纤传输 光纤CAN网络的拓扑结构 塑料光纤网络不宜采用总线拓扑结构
总线形：可有一根共享的光纤总线组成，各节点另需总线耦合器和站点耦合器实现总线和节点的连接； 环形：每个节点与紧邻的节点以点到点链路相连，形成一个闭环； 星形：每个节点通过点到点链路与中心星形耦合器相连； 塑料光纤网络不宜采用总线拓扑结构

25 CAN-bus光纤传输 与双绞线和同轴电缆相比 目前存在的问题 光纤的低传输损耗使中继之间距离大为增加；
光缆还具有不辐射能量、不导电、没有电感； 光缆中不存在串扰以及光信号相互干扰的影响； 不会有在线路“接头处”感应耦合导致的安全问题； 强大的抗EMI能力。 目前存在的问题 价格昂贵，设备投入成本较高； 点对点的通讯方式。 适用场合 汽车电子 干扰严格场合 安全控制领域 远距离通讯

26 Reference CAN-bus技术网站 http://www.embedcontrol.com CAN-bus技术讨论园地
CAN-bus服务邮箱

27 谢谢！