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文本内容:
CAN收发器的正确系统级测试方法目录编者按1的概念
1.CAN总线收发1器主要工作原理和应用是什么?
2.CAN灵活数据速率
13.CAN-通FD信一基础知识
34.C仲A裁N方法
45.收发器6需要进行系统级测试
6.C结A论N
77.9编者按本文介绍评估控制器局域网收发器的正确系统级测试方法它通过展示在多节点系统中从一个节点到另一个节点执行数据传输时如何避CAN免实际的数据传输问题,解释了为什么这种方法更优越阅读本文后,读者将对CAN CAN CAN系统有更好的了解,并能够为特定的多节点系统选择正确的收发器CAN CAN CAN的概念
1.CAN是一种强大的通信标准,用于允许不同的传感器、机器或控制器相互通信接口广泛用于工业自动化、家庭自动化和汽车,CAN Controller Area Network因为它更强大,可以有效地处理总线争用CAN传统提供字节有效负载,支持高达的数据速率有时,的数据速率不足以满足关键通信事件,因此提出了一种新的通信CAN
2.082Mbps协议允许高达的高数据速率通信2Mbps CAN.orgCAN-FD,10Mbps总线收发器主要工作原理和应用是什么?
2.CAN总线是一种高速、可靠的串行通信协议,广泛应用于汽车、工业控制、机器人等领域收发器是总线中的重要组成部CAN ControllerArea NetworkCAN CAN分,它的主要作用是将总线上的数字信号转换为物理信号,以便在总线上进行数据传输CAN CAN控制器局域网总线是一种用于实时应用的串行通讯协议总线,它可以使用双绞线来传输信号,是世界上应用最广泛的现场总CAN,ControllerAreaNetwork线之一协议由德国的公司开发,用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束该协议的健壮性使其用途延伸到其CAN RobertBosch他自动化和工业应用协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达、同时具有位的寻址以及检错能力CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线,基本设计规范要求有高的位速率,IMb/s11高抗电子干扰性,并且能够检测出产生的任何错误总线可以应用于汽车电CAN控制系统、电梯控制系统、安全监测系统、医疗仪器、纺织机械、船舶运输等领CAN域通讯协议主要描述设备之间的信息传递方式层的定义与开放系统互连模型一致每一层与另一设备上相同的那一层通讯实际的通讯发生在CAN CAN每一设备上相邻的两层,而设备只通过模型物理层的物理介质互连的规范定OSI义了模型的最下面两层数据链路层和物理层下表中展示了开放式互连模CAN型的各层OSI总线的应用及发展作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本较低的网络通信控制方式,总线广泛应用于楼宇自动化、安全监控、汽车工业、CAN航空工业等领域CAN.楼宇自动化在楼宇自动化中,加热和通风、照明、安全和监控等系统对建筑安装提出了更高的要求,现代的建筑安装系统越来越多地建立在总线系1统上,通过其现实开关、按钮、传感器、照明设备、其他执行器和多控制系统之CAN间的数据交换,实现建筑中各操作单元之间的协作,并对各单元不断变化的状态实时控制.安全监控在当前的各种监控系统中,普遍存在可靠性、实时性不高,分站缺乏统一规范等缺点,不能够很好地满足实时监控的要求总线由于具有高2数据传输率、完善的规范和协议、高实时性、安全性、可靠性等,可以很好地克CAN服当前监控系统中存在的各种问题如水电站高边坡监控系统、大型远程高边坡监控网络、辐道陶瓷窖等监控系统的应用.汽车工业在汽车工业中,被设计作为汽车环境中的微控制器通讯,3CAN在车载各电子控制装置之间交换信息,形成汽车电子控制网络如汽车动力系统、制动控制系统、变速箱控制器、仪表、车载网络、电子主干系统中,均嵌ECU入控制装置其应用使汽车的安全性、舒适性、动力性等性能都进入一个新的高度,给汽车工业发展注入新的活力CAN总线的特点CAN、具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点;、采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;
1、具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过控制器挂到上,2形成多主机局部网络;3CAN CAN-bus、可根据报文的决定接收或屏蔽该报文;、可靠的错误处理和检错机制;4ID、发送的信息遭到破坏后,可自动重发;
5、节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;
6、报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信7,心8总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通讯网络,虽然总线最初是为了解决汽车电子控制模块、传感器和执行器的通信问题而被提出的,CAN CAN但由于总线具有成本低,安全性高、可靠性好、实时通信,较强的电磁抗干扰能力,可在高噪声干扰环境中工作等优势,已被广泛应用于各个领域,随着CAN总线技术的不断完善,必将得到更大的发展和更加广泛的应用CAN灵活数据速率传统和
3.之C间A的N主-F要D区别在于灵活数据()在中,数据速率(即每秒传输的位数)比经典快义(仅数据有效载荷为CAN CAN-FD FD CAN-FD为了兼容性,仲裁比特率仍限制为)中的消息有效负载大小从CAN510Mbps;字节的传统大小增加到字节1Mbps CAN-FD64CAN8使用传感器可以改变具有更大或更小有效载荷的数据速率与现代工厂中的传统相比,更快的数据速度和更大的有效载荷容量带来了许多系统CAN-FD,级操作优势CAN通信一基础知识通信由两个主要4组.件C组AN成控制器和收发器,如图所示CAN aCANbCAN1图单个节点控制器处理通信的数据链路层,而收发器处理物理层稍后让1CAN我们简要介绍一下收发器物理CAN CAN CAN在协议中,逻辑称为显性位,逻辑称为隐性位由于是一种差CAN分协议,因此和之间的电压差决定了发送和接收信号的逻辑电平CAN01CAN如果电压大于接收器将该位识别为逻辑然而,如果CANH CANL电压小于接收器将该位识别为逻辑图显示了CANH-CANL
1.5V,CAN0收发器引脚上数字逻辑和逻辑位的连续传输,以及和引脚CANH-CANL200mV,CAN12CAN上的等效总线电平根据和电压之间的差异,接收器在TXD10CANH CANL引脚上环回信号CAN CANHCANL RXD图协议物理层现在2C让AN我们看一下数据链路层,它为该比特流的受控传输制定了数据帧它还有助于错误检测和总线争用解决图显示了标准帧格式CAN3CAN11-Bit RT1D E01FrO DLC
0...8Bytes DataCRC ACKIdentifier R EF SS111-Bit SR1D18-Bit RT…0ri rODLC CRCACK FIdentifierR EIdentifierR8Bytes DataFS图协议数据链路层每个节点都以帧开始开始数据帧,这是第一个显性位位标识符是每3CAN个节点的唯一地址指示帧格式此位字段中的逻辑表示标准格式,SOF11而此位字段中的逻辑表示扩展格式是保留位字段指示要传输IDE CAN的数据字节数在标准帧中,最多可以传输个字节接收节点通过在1CAN rODLC总线上发送主位来确认该数据帧最后,帧结束是一个隐性位,它标志着一CAN
2.08EOF|COOU.|UJou.个数据帧的结束大多数情况下,在选择收发器时,客户通过函数发生器在收发器的引脚上发送位流来评估收发器虽然这种方法非常适合评估单节点CAN CANTXDCAN但在开发多节点、远间距系统时似乎存在缺陷因此,新的控制器和收发器测试对于为您的系统选择合适的收发器是必要的这种方法背后CAN,CAN CAN的原因是什么?CAN.仲裁方法5这种系统级测试方法的主要原因是协议的仲裁功能如果两个节点尝试同时占用总线,则通过非破坏性的逐位仲裁实现访问将第一个标识符位作为零CAN(主导)发送的节点,而其他节点发送一个标识符位(隐性),保留对总线的控制,总线继续完成其消息图显示了两个节点之间的仲裁方案CANCAN图节点系统4中的仲裁在此图中,节点和节点通过总线相互连接因此和信42CAN号对于两个节点都是通用的和是节点的信号,而和是12CAN CANHCANL节点的信号如您所见,节点和节点的前三位是相同的分别为、和TXD1RXD11TXD2RXD2节点的第四位是而节点是由于节点具有主导位,因此它将赢得仲裁212101并继续发送完整的消息消息由节点确认节点完成传输后,节点开始发21,101送消息节点确认此消息212每个节点都有一个唯一的标识符因此,此位标识符用于仲裁过程1这些位将由控制器读回,以识别消息传输的优先级在中,仲裁比特率ID11ID可以保持与数据比特率相同或不同在中,仲裁和数据比特率是相同的CAN-FD在传统的系统中,有时比特率会从标准的建议的提CAN
2.0高,以实现更快的数据传输在系统中,仲裁比特率限制为数据CAN
2.0CAN
2.01Mbps速率,数据比特率最高可达在仲裁阶段(包括位标识符和位),CAN-FD1Mbps每个传输的位都会被读回以进行同步10Mbpso11SOF节点在总线上观察到的边沿上同步,但总线上的信号传播时间会在节点之间引入相移的介质访问控制无损仲裁机制要求任意两个节点之间的CAN CAN相移小于一位时间的一半标称位时间的下限定义了标称比特率和总线长度的上CAN限因此,的上升时间和下降时间,收发器的环路延迟以及电缆都进入了画面在较高的比特率(例如)下,传播延迟和上升时间/下降时间需RXD CAN要小于10Mbps因此,中的仲裁比特率限制为从而允许为许多可能的节点的50ns同步提供更高的裕量然而,是新的,尚未在所有系统中实施在CAN-FD1Mbps,某些情况下,控制器不可用,或者被认为是系统中昂贵的附加功能,因此CAN-FDCAN客户继续使用标准控制器在这些系统中,节点需要以更高的比特率(、CAN-FD)进行通信,因为关键的传感器信息以及节点之间的电缆长度可能更短CANCAN在这种情况下,上升时间/下降时间对称性和收发器的传播延迟可能会限制允许的2Mbps数据通信的上限收发器需要进行系统级测试让我们以
6.收C发A器N为例,该收发器已通过米电缆测试,速度高达如您所见,在图中,位宽为(对应于CAN MAX33012E13口位宽为加由于控制器以位宽的采样,因此所需的最小
3.20Mbps5TXD275ns
13.3Mbps],位宽(包括上升时间/下降时间和的环路延迟)为在图中,您可以1^272TXD80%RXD看到接收的位宽为因此,满足条件,并且足够鲁棒,可以在RXD60ns5更高的比特率下工作在这种情况下,控制器不会检测到任何错误,并继续72ns MAX33012E执行数据通信CAN图数据传输图显示了竞争器件的示波器照片,该器件也以的速度进行了测5MAX33012E CAN试对于该器件,传输的位宽为对应于接收的位宽小于传输位
613.3Mbps宽的因此,仲裁阶段的位传输失败,导致通信错误,最后系统停止75ns
13.3Mbps,工作80ns48%图竞争对手的数据传输这些6类型的数据CA传N输错误只能通过执行完整的系统级测试来发现,其中包括多个控制器,收发器和一根长电缆CANCAN结论收发器的系统级测试有助于7揭.示系统中未来可能存在的数据传输问题CAN通过评估具有控制器和电缆的收发器,可以避免这些问题,以满足所需的时序和电压规格系统的鲁棒性是系统中每个组件的累积性能仅CANCAN评估一个组件或收发器并不能准确测量系统功能对系统进行事先验证比更CANCAN换有故障的系统更具成本效益因此,我们强烈建议在选择控制器之前进行CAN系统级测试CAN。