6.3.2. Протокол can
Протокол CAN (Controller Area Network) был разработан компанией Bosch несколько лет назад как сетевое решение для связи компьютерных систем, применяемых в автомобилях. В то время не существовало единого стандарта для связи цифровых устройств в автомобилях. Протокол CAN был разработан, чтобы удовлетворять следующим требованиям (табл. 3):
- высокая скорость обмена (до 1 Мбит/с);
- нечувствительность к электромагнитным помехам;
- простота, небольшое количество разъемных контактов (для обеспечения механической надежности);
- легкость подключения и удаления устройств.
Таблица 3
Характеристика протокола can
Характеристика |
Описание |
Стандарт |
ISO 11898 |
Скорость передачи |
1 Мбит/с (максимум) |
Расстояние передачи |
1000 м (максимум) |
Характер сигнала, линия передачи |
дифференциальное напряжение, скрученная пара |
Количество драйверов |
64 |
Количество приемников |
64 |
Схема соединения |
полудуплекс, многоточечная |
Скорость передачи задается программно и может быть до 1 Мбит/с. Пользователь выбирает скорость, исходя из расстояний, числа абонентов и емкости линий передачи (табл. 4).
Таблица 4
Выбор скорости передачи данных исходя из расстояния
Расстояние, м |
25 |
50 |
100 |
250 |
500 |
1000 |
2500 |
5000 |
Скорость, Кбит/с |
1000 |
800 |
500 |
250 |
125 |
50 |
20 |
10 |
Протокол CAN реализуется с использованием операции «монтажное И», которая используется также шиной I2C. Передача данных на физическом электрическом уровне реализуется с помощью драйверов, соответствующих стандарту RS-485, которые обеспечивают выдачу на линию связи дифференциального напряжения. Такая сеть будет работать, даже если один из двух проводников закорочен или оборван, что особенно важно для обеспечения надежности автомобильного оборудования. Использование соединения, реализующего «монтажное И», позволяет выполнять арбитраж между различными ведущими устройствами когда выходные драйверы устройства активны, то шина CAN переводится в низкое состояние, аналогично I2C.
Физически данная шина представляет собой витую пару (экранированную или неэкранированную) и общий провод. Плоская пара (телефонный тип кабеля) также работает хорошо, но более чувствительна к внешним источникам шума.
CAN - узлы представляют собой контроллеры, осуществляющие процедуру приема-передачи данных и имеющие логику, обслуживающую ошибки. Данная шина соединяется двумя сигналами, RxD для приема с шины и TxD для передачи на шину (рис. 45).
Рис. 45. Соединение устройств по CAN-шине
Все узлы изначально включены на прием информации. Принято следующее соглашение о состоянии шины: пассивное состояние шины соответствует уровню логической 1, а активное состояние соответствует уровню логического 0. Когда по шине не передаются сообщения, она находится в пассивном состоянии. Передача сообщения всегда начинается с доминантного бита.
ИС MAX3050/MAX3057 используются для организации шины CAN (рис. 46).
Рис. 46. Подключение микросхем MAX3050/MAX3057
для организации шины CAN
Каждая посылка на шине содержит до восьми байт данных и идентификатор, указывающий приоритет и назначение сообщения. Дополнительная информация, содержащаяся в посылке, позволяет определить тип посылки и осуществить проверку на ошибки. Сообщения, передаваемые по шине, не содержат прямого указания адреса сообщения. Идентификатор определяет только приоритет сообщения и его обозначение. Все CAN - узлы на шине читают одну и ту же информацию и каждый узел решает, принять ли данное сообщение или игнорировать его. Сообщение, передаваемое для нескольких узлов, принимается ими одновременно, что важно для синхронизации в системе управления.