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CAN總線是數(shù)字信號(hào),還是模擬信號(hào)?

發(fā)布時(shí)間:2022-01-03 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡稱,是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的,并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898),是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。


一、什么是CAN總線?


CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(ControllerAreaNetwork,CAN)的簡稱,是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的,并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO11898),是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。


在北美和西歐,CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線,并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機(jī)械車輛設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議。


二、CAN總線的特點(diǎn)


1、多主機(jī)方式工作:網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),通信方式靈活;

2、網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有不同的優(yōu)先級(jí),可以滿足實(shí)時(shí)性的要求;

3、采用非破壞性仲裁總線結(jié)構(gòu),當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)上傳送信息時(shí),優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先傳送;

4、傳送方式有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)全局廣播三種;

5、通信距離可達(dá)6km,通信速率可達(dá)1MB/s,節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)110個(gè);

6、采用的是短幀結(jié)構(gòu),每幀有8個(gè)有效字節(jié);

7、具有可靠的檢錯(cuò)機(jī)制,使得數(shù)據(jù)的出錯(cuò)率極低;

8、當(dāng)發(fā)送的信息遭到破壞后,可自動(dòng)重發(fā);

9、節(jié)點(diǎn)在嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí),會(huì)自動(dòng)切斷與總線聯(lián)系,以免影響總線上其他操作。


CAN總線是數(shù)字信號(hào),還是模擬信號(hào)?


三、CAN總線原理


CAN總線以廣播的方式從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),該節(jié)點(diǎn)的CPU把將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的CAN芯片,并使其進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)。


一旦該CAN芯片收到總線分配,就變?yōu)榘l(fā)送報(bào)文狀態(tài),該CAN芯片將要發(fā)送的數(shù)據(jù)組成規(guī)定的報(bào)文格式發(fā)出。


此時(shí),網(wǎng)絡(luò)中其他的節(jié)點(diǎn)都處于接收狀態(tài),所有節(jié)點(diǎn)都要先對(duì)其進(jìn)行接收,通過檢測來判斷該報(bào)文是否是發(fā)給自己的。


CAN總線是數(shù)字信號(hào),還是模擬信號(hào)?


由于CAN總線是面向內(nèi)容的編址方案,因此容易構(gòu)建控制系統(tǒng)對(duì)其靈活地進(jìn)行配置,使其可以在不修改軟硬件的情況下向CAN總線中加入新節(jié)點(diǎn)。


四、CAN總線的應(yīng)用


CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點(diǎn)以及其高性價(jià)比據(jù)定了它在許多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>


這些應(yīng)用有些共同之處:CAN實(shí)際就是在現(xiàn)場起一個(gè)總線拓?fù)涞挠?jì)算機(jī)局域網(wǎng)的作用。不管在什么場合,它負(fù)擔(dān)的是任一節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)通信,但是它具備結(jié)構(gòu)簡單、高速、抗干擾、可靠、價(jià)位低等優(yōu)勢。


CAN總線最初是為汽車的電子控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的,目前在歐洲生產(chǎn)的汽車中CAN的應(yīng)用已非常普遍,不僅如此,這項(xiàng)技術(shù)已推廣到火車、輪船等交通工具中。


1、CAN總線技術(shù)的應(yīng)用:國外知名汽車基本都已經(jīng)采用了CAN總線技術(shù),例如沃爾沃、林肯、奧迪、寶馬等,而國內(nèi)汽車品牌,例如奇瑞等公司也已經(jīng)有幾款車型應(yīng)用了總線技術(shù)。CAN總線技術(shù)就是通過遍布車身的傳感器,將汽車的各種行駛數(shù)據(jù)發(fā)送到“總線”上,在這個(gè)信息共享平臺(tái)上,凡是需要這些數(shù)據(jù)的接收端都可以從“總線”上讀取需要的信息,從而使汽車的各個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作、信息共享、保證車輛安全行駛、舒適和可靠。一般來說,越高檔的車配備的CAN_BUS數(shù)量越多,價(jià)格也越高,如途安、帕薩特等車型當(dāng)中都配備了多個(gè)CAN總線。


2、汽車CAN總線節(jié)點(diǎn)ECU的硬件設(shè)計(jì):汽車CAN總線研發(fā)的核心技術(shù)就是對(duì)帶有CAN接口的ECU進(jìn)行設(shè)計(jì),其中ECU的CAN總線模塊由CAN控制器和CAN收發(fā)器構(gòu)成。CAN控制器執(zhí)行完整的CAN協(xié)議,完成通訊功能,包括信息緩沖和接收濾波。CAN控制器與物理總線之間需CAN收發(fā)器作為接口,它實(shí)現(xiàn)CAN控制器與總線之間邏輯電平信號(hào)的轉(zhuǎn)換。


3、CAN總線在國內(nèi)自主品牌汽車中的應(yīng)用:由于受成本控制、技術(shù)實(shí)力等因素的限制,CAN_BUS總線技術(shù)一般都出現(xiàn)在國外高端汽車,在A級(jí)及以下級(jí)別車型當(dāng)中,該項(xiàng)技術(shù)大多出現(xiàn)在合資品牌當(dāng)中,如POLO、新寶來等。在自主品牌中,采用CAN總線技術(shù)的車型中很少,風(fēng)云2則是其中的代表車型。風(fēng)云2CAN總線技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、ABS、車身、儀表及其他控制器的通訊,做到全車信息及時(shí)共享。在風(fēng)云2的組合儀表盤當(dāng)中,階段里程、未關(guān)車門精確顯示、安全帶未系提醒等20多項(xiàng)信息全部可以顯示,比同級(jí)產(chǎn)品增加一倍,這樣增加了駕駛過程中的安全度。


CAN總線是數(shù)字信號(hào),還是模擬信號(hào)?


五、CAN總線是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)


can總線是數(shù)字信號(hào),與一般的通信總線相比,CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。由于其良好的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì),CAN總線越來越受到人們的重視。


六、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間的區(qū)別


模擬信號(hào)指幅度的取值是連續(xù)的(幅值可由無限個(gè)數(shù)值表示)。時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)包括連續(xù)變化的圖像(電視、傳真)信號(hào)等。時(shí)間上離散的模擬信號(hào)是一種抽樣信號(hào),它是對(duì)模擬信號(hào)每隔時(shí)間T抽樣一次所得到的信號(hào),雖然其波形在時(shí)間上是不連續(xù)的,但其幅度取值是連續(xù)的,所以仍是模擬信號(hào)。


數(shù)字信號(hào)指幅度的取值是離散的,幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字信號(hào)。二進(jìn)制碼受噪聲的影響小,易于有數(shù)字電路進(jìn)行處理,所以得到了廣泛的應(yīng)用。


模擬通信的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn),但存在兩個(gè)主要缺點(diǎn):(1)保密性差,模擬通信尤其是微波通信和有線明線通信,很容易被竊聽。只要收到模擬信號(hào),就容易得到通信內(nèi)容。(2)抗干擾能力弱,電信號(hào)在沿線路的傳輸過程中會(huì)受到外界的和通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾,噪聲和信號(hào)混合后難以分開,從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長,噪聲的積累也就越多。


數(shù)字通信有如下優(yōu)點(diǎn):(1)加強(qiáng)了通信的保密性。語音信號(hào)經(jīng)A/D變換后,可以先進(jìn)行加密處理,再進(jìn)行傳輸,在接收端解密后再經(jīng)D/A變換還原成模擬信號(hào)。(2)提高了抗干擾能力,尤其在中繼時(shí),數(shù)字信號(hào)可以再生而消除噪聲的積累。(3)傳輸差錯(cuò)可以控制,從而改善了傳輸質(zhì)量。(4)便于使用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理。(5)可構(gòu)建綜合數(shù)字通信網(wǎng),綜合傳遞各種消息,使通信系統(tǒng)功能增強(qiáng)。但數(shù)字通信也存在缺點(diǎn),例如:占用頻帶較寬,技術(shù)要求復(fù)雜,進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)帶來量化誤差。


數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)南⒁话愣际请x散的,但也可能是連續(xù)的,若需要在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳誦模擬消息,則在發(fā)送段的信息源中應(yīng)包括一個(gè)?!獢?shù)轉(zhuǎn)換裝置,而在接收端的收信者中包括一個(gè)數(shù)—模轉(zhuǎn)換裝置??紤]到現(xiàn)在有大量的模擬通信系統(tǒng)這個(gè)事實(shí),目前還常常需要它來傳輸數(shù)字信號(hào)。這就需要對(duì)其做些改造,或者加裝數(shù)字終端設(shè)備。

(來源:21ic電子網(wǎng))


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