Практика проектирования 16: Ключевые соображения при проектировании приложений для шины CAN

2025-06-23БЛОГ 2790

Сайт Сеть контроллеров (CAN) это технология полевой шины, разработанная компанией Bosch, по сути, последовательная асинхронная шина связи. Она широко используется в автомобильных электронных системах управления и промышленных сценариях управления.

Обзор шины CAN

Шина CAN похожа на шину RS485 тем, что обе используют дифференциальные сигнальные линии для передачи данных. Две сигнальные линии в CAN - это CAN_H и CAN_L, которые имеют равные амплитуды сигналов, но противоположные фазы. Разность напряжений между этими двумя линиями представляет собой логические уровни:

Положительная разность напряжений указывает на логику 0.
Нулевая (или отрицательная) разность напряжений указывает на логику 1.

По сравнению с RS485 протокол CAN является более сложным. Если для RS485 обычно используется модуль UART в MCU, то для CAN требуется специальный модуль. Контроллер CAN. Если MCU не имеет встроенного CAN-контроллера, необходима внешняя микросхема CAN-контроллера.

Типовая реализация шины CAN

Система шины CAN обычно состоит из:

MCU (Блок микроконтроллера)
Контроллер CAN
Приемопередатчик CAN

Ниже приведена типичная схема интерфейса приемопередатчика для системы шины CAN:

(Примечание: диаграмма, упомянутая в оригинальном тексте, здесь не приводится).

Стандарты шины CAN

Шина CAN развилась в два международных стандарта: ISO11519 и ISO11898. Их основные отличия заключаются в следующем:

ISO11898 (высокоскоростная сеть замкнутого цикла на коротком расстоянии):
- Максимальная длина шины: 40 метров
- Максимальная скорость передачи данных: 1 Мбит/с
- Требуется Оконечный резистор 120 Ом на каждом конце автобуса.

ISO11519-2 (низкоскоростная сеть с открытым контуром на большие расстояния):
- Максимальное расстояние передачи: 1 км
- Максимальная скорость передачи данных: 125 кбит/с
- Для каждой автобусной линии требуется Последовательный резистор 2,2 кОм. Эти две линии независимы и не образуют замкнутого контура.

Практические соображения по дизайну

При проектировании системы шины CAN способ подключения зависит от характеристик CAN-контроллера MCU. Например. STM32F103 Микроконтроллер обладает следующими возможностями CAN-контроллера:

Поддерживает CAN2.0A и CAN2.0B протоколы.
Скорость передачи данных до 1 Мбит/с.
Классифицируется как высокоскоростная шина.

Таким образом, при разработке схемы периферийного приемопередатчика для STM32F103 конфигурация оконечного резистора должна соответствовать схеме Стандарт ISO11898 (т.е. 120-омные резисторы на обоих концах шины).

Заключение

Шина CAN - это надежный и прочный протокол связи, широко используемый в автомобильных и промышленных приложениях. Его разработка требует тщательного учета конкретного стандарта (ISO11898 или ISO11519) и характеристик MCU и компонентов приемопередатчика. В следующей части мы сосредоточимся на анализе деталей самого протокола CAN.

Предыстория: LTE и 5G: сравнение скоростей и задержкиСледующий: Безопасное расстояние для излучения WiFi роутера: На каком расстоянии вы должны находиться для обеспечения безопасности?