CAN总线的物理层抗干扰机制分析
近海
|
2019.12.30
|
0
+关注

CAN总线自诞生之日起就在汽车领域得到了广泛使用,如今更是占据了车内通讯网络的绝对地位。那么到底是什么原因使得各汽车厂家纷纷采用CAN总线呢?我想除了CAN总线的结构简单、成本低廉外,CAN总线通信的可靠性是很重要的因素。CAN协议只规定了物理层和数据链路层,本文来分析一下物理层提供了哪些抗干扰机制。

1.信号状态

CAN总线的信号状态分为两种:隐性位与显性位。当总线上出现隐性位与显性位同时发送的情况时,总线上的最终结果是显性位。这种线与特性对CAN总线的可靠性与其他特性有很大帮助。CAN总线的线与特性为它的数据链路层创造了条件,即CAN总线上容许多主发送、竞争占线。这极大简化了消息的调度,使总线上的节点均有机会发送。CAN总线信号电平如下图所示。

2. 信号电平

信号电平的高低有两个影响:一是总线空闲时有干扰被误认为是报文的启动信号;二是传送报文时因干扰而产生误码。

当接收到报文时,首先要通过CAN收发器将电信号转换成逻辑信号,根据下图所示的ISO11898高速CAN电平标准进行判断,但是线路上经常会受到各种干扰,为了保证传输的稳定性,规定差分电平小于0.5V就是隐性电平代表逻辑1,差分电平大于0.9V就是显性电平代表逻辑0。

从下图看出,总线隐性位电压差的最大值为0.05V,因此引起误码的最小干扰电压为0.45V;显性位电压差的最小值为1.5V,因此引起误码的最小干扰电压为0.6V。可以看出,CAN总线能够容忍较大幅度的干扰电压,大大提高了抗干扰能力。

3.采样点设置

CAN总线的位值一般在80%~90%位处采样,如图3所示,因此它能容忍的干扰不但幅度大,而且时间长。正常传输时,高速CAN的位采样为1次,低速时可以有3次,这意味着可以抵御1次干扰引起的错误。高速时实现3次采样的可能性在于厂家产品的设计,与CAN标准无关,如果以1Mbps计算,每位分为25个Tq,那么在3次采样的情况下,可以容忍的干扰持续时间为40ns,这可以过滤掉绝大多数的干扰信号。


从以上的分析能够看出,CAN协议从物理层的信号状态、信号电平和位采样点的设置等方面进行了巧妙的设计和规定,使得CAN总线具有很强的抗干扰能力,大大提高了网络的通信稳定性,为汽车电气系统稳定可靠工作提供了有力的保证。

精选留言
延伸阅读
更多报告干货
写留言
2265
阅读
收藏
回到顶部