Übersicht über den CAN-Bus

Der CAN-Bus ähnelt dem RS485-Bus insofern, als beide differentielle Signalleitungen für die Übertragung verwenden. Die beiden Signalleitungen in CAN sind CAN_H und CAN_L, die gleiche Signalamplituden, aber entgegengesetzte Phasen haben. Die Spannungsdifferenz zwischen diesen beiden Leitungen stellt die Logikpegel dar:

• Eine positive Spannungsdifferenz zeigt eine logische 0.
• Eine Spannungsdifferenz von Null (oder negativ) zeigt an, dass die Logik 1.

Typische CAN-Bus-Implementierung

Ein CAN-Bus-System besteht in der Regel aus:

• MCU (Mikrocontroller-Einheit)
• CAN-Steuerung
• CAN-Transceiver

CAN-Bus-Normen

Der CAN-Bus hat sich zu zwei internationalen Standards entwickelt: ISO11519 und ISO11898. Die wichtigsten Unterschiede sind die folgenden:

1. ISO11898 (Geschlossener Hochgeschwindigkeits-Kurzstrecken-Leitungsverbund):
   • Maximale Buslänge: 40 Meter
   • Maximale Kommunikationsgeschwindigkeit: 1 Mbit/s
   • Erfordert eine 120-Ohm-Abschlusswiderstand an jedem Ende des Busses.

2. ISO11519-2 (Offenes Langstreckennetz für niedrige Geschwindigkeiten):
   • Maximale Übertragungsdistanz: 1 km
   • Maximale Kommunikationsgeschwindigkeit: 125 kbps
   • Jede Buslinie erfordert eine 2,2 kΩ Vorwiderstand. Die beiden Linien sind unabhängig und bilden keine geschlossene Schleife.

Praktische Überlegungen zur Gestaltung

Beim Entwurf eines CAN-Bussystems hängt die Verdrahtungsmethode von den Eigenschaften des CAN-Controllers der MCU ab. Zum Beispiel kann der STM32F103 Mikrocontroller verfügt über die folgenden CAN-Controller-Funktionen:

• Unterstützt CAN2.0A und CAN2.0B Protokolle.
• Kommunikationsgeschwindigkeit bis zu 1 Mbit/s.
• Klassifiziert als Hochgeschwindigkeitsbus.

Schlussfolgerung

Der CAN-Bus ist ein robustes und zuverlässiges Kommunikationsprotokoll, das in Automobil- und Industrieanwendungen weit verbreitet ist. Sein Design erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung des spezifischen Standards (ISO11898 oder ISO11519) und der Eigenschaften der MCU- und Transceiver-Komponenten. In der nächsten Folge werden wir uns auf die Analyse der Details des CAN-Protokolls selbst konzentrieren.