想了解容錯CAN？這篇文讓你讀懂

CAN-bus家族中有三大成員，分別是高速CAN、容錯CAN、單線CAN。其中容錯CAN又叫低速CAN，它與最常用的高速CAN有什么異同呢?這里將與大家分享下對容錯CAN的認識。

一、容錯CAN的起源

1986年Bosch在SAE(汽車工程人員協會)大會上提出CAN總線概念，CAN總線率先在汽車電子行業孕育。隨后的1987年Intel推出第一片CAN控制器芯片82526，由此點亮CAN總線發展的星星之火。六年之后CAN國際標準ISO11898/ISO11519發布，CAN總線在通信領域的燎原之勢由此展開。

圖1 CAN總線應用行業

ISO11898是高速CAN的標準，ISO11519是低速CAN的標準。起初，高速CAN數據鏈路層和物理層都在標準ISO11898中規定，后來被拆分為ISO11898-1(僅涉及數據鏈路層)和ISO11898-2(僅涉及物理層)。其中標準ISO 11519-2-1994已經在2006年被ISO 11898-3-2006代替了,也就是說符合標準ISO 11898-3的產品也是支持符合ISO 11519-2標準的產品。

圖2 CAN標準發展歷程

二、容錯CAN與高速CAN的異同

與高速CAN一樣，容錯CAN也是使用使用差分雙絞線傳輸，包含CAN_H、CAN_L、GND三根線，在嚴格的工業應用場合同樣要求使用專用的屏蔽雙絞線并加必要的防護電路。如圖3，以OSI 7層通信模型為例，其實CAN總線標準規范了部分物理層、傳輸層及全部數據鏈路層規則，而應用層、表示層、會話層、網絡層未做任何規范。高速CAN與容錯CAN在數據鏈路層內容是相同的，因此它們在位傳輸時序、位仲裁、錯誤、校驗、幀結構等是沒有區別的。

圖3 容錯CAN與高速CAN標準化部分

不同點在物理層的定義，圖4是ISO11898與ISO11519-2電信號數據對比。從圖中可以看到，高速CAN最大通信速率為1Mbps，容錯CAN最大通信速率為125Kbps，且在理論連接節點數方面高速CAN要大于容錯CAN。兩者在物理層最大的差別在于CAN_H、CAN_L顯隱性時的電平值。因此容錯CAN與標準的高速CAN設備之間不能直接通信，必須要加入CANBridge1054轉接板。

圖4 容錯CAN與高速CAN電信號數據對比

三、容錯CAN的優缺點

雖然容錯CAN通信速率低、承載節點數少，但容錯CAN有它無可替代的優勢。根據圖4中的電平信號數據，我們繪制出兩者正常工作時的信號波形。從圖 5可以看出CAN_H、CAN_L的電平在顯隱性變化時變化高達2.25V，而高速CAN電平變化僅為1V，這也就意味著容錯CAN比高速CAN有更高的抗干擾性。

圖5 容錯CAN與高速CAN信號波形對比

除此之外，容錯CAN能在CAN_H或CAN_L出現短路、斷路時保證通信正常。容錯CAN收發器會自動識別總線狀態，根據總線狀態調整接收器的接收模式，這也算是“容錯CAN”名稱的由來。圖6是容錯CAN收發器在不同情況下收發狀態的調整情況。

圖6 容錯CAN多模式工作狀態

注1：75μA下拉電流源功能 注2: 75μA上拉電流源功能

四、容錯CAN應用電路

圖7為經典的CTM1054T容錯CAN收發模塊為例，它采用灌封工藝并具有極低的電磁輻射和高抗電磁干擾特性。完全符合ISO 11898-3標準，單網絡最大節點數達到32個。

圖7 容錯CAN收發模塊CTM1054T

容錯CAN節點電路設計與常見的高速CAN節點設計不同，需要注意的是終端電阻的接法。一般場合下，模塊接上電源，端口和 CAN 控制器及 CAN 網絡總線連接， RTH、 RTL 分別連接終端電阻至 CANH、CANL，如圖8。

圖8 經典容錯CAN節點電路設計

單個CAN-bus典型網絡如圖9，單總線網絡最長通訊距離 1km。如果需要接入更多節點或更長通訊距離時，可通過 CAN 中繼器等設備擴展。

容錯 CAN 收發器在總的終端電阻為 100Ω 時， 有最優的系統性能。容錯CAN總線終端電阻配置時先確定整個網絡的節點數，每個收發器都提供總 100Ω 終端的一部分，并不要求每個收發器都有相同的終端電阻，但總的終端應該是 100Ω。比如總線中有5個容錯CAN節點，接到網絡上的10個電阻阻值均應為500Ω;若總線中有10個容錯CAN節點，接到網絡上的20個電阻阻值均應為1000Ω。由于容錯CAN終端電阻配置的這種特殊性，只要節點數確定，可根據需求隨意使用星形、樹形等總線拓撲。

圖9 容錯CAN總線網絡拓撲

容錯CAN在非常適合應用在低速、高可靠性的工業場合，當節點數固定時，它能適應多種復雜總線拓撲。