1、道 路 车 辆 -CAN-第 二 部 分 ：高 速 介 质 访 问 单 元2013-12-011 范围此部分定义了高速（发送速率高达 1Mbps）介质访问单元（MAU）和一些介质依赖特性（基于 ISO8802-3） ，包括 CAN 的物理层；一种应用于道路车辆中的串行通信协议支持分布式实时控制和多路复用；2 标准参考以下参考文档诊断这个文档的应用是独立的。对于数据参考，仅参考译文。对于未标日期的参考，参考最新的译文（包括任何修正） 。ISO 7637-3:1995，道路车辆-传导导和耦合引起的电干扰-第三部分：正常 12V 或 24V 供电的车辆-除电源线外通过电容或电感耦合的电气瞬态传输IS
2、O/IEC 8802-3，信息技术-系统间的电信通信及信息交换-局域网和城域网-特性需求-第三部分：载波监听多路访问/冲突检测方法（CSMA/CD）和物理层规定。ISO 16845，道路车辆-控制器区域网络（CAN）-一致性测试计划3 术语和定义针对此文档，应用如下术语和定义3.1 总线电压VCAN_L和 VCAN_H定义每个单独 CAN 节点的总线 CAN_L 和 CAN_H 相对于地的电压。3.2 共模总线电压范围如果接到总线的 CAN 节点达到最大数量，为保证正常通信，V CAN_L和 VCAN_L的边界电平。3.3 差分内部电容（CAN 节点的）Cdiff当 CAN 节点从总线断开，接
3、收状态期间，CAN_L 和 CAN_H 之间的电容；3.4 差分内部电阻（CAN 节点的）Rdiff当 CAN 节点从总线断开，接收状态期间，CAN_L 和 CAN_H 之间的电阻；3.5 差分电压（CAN 总线）Vdiff双线 CAN 总线差分电压：Vdiff=VCAN_H-VCAN_L3.6 内部电容（CAN 节点的）Cin当 CAN 节点从总线断开，接收状态期间，CAN_L 或 CAN_H 和地之间的电容；3.7 内部延时（CAN 节点的）tnode对于每个单独的从总线断开的 CAN 节点，出现在发送和接收路径的相对于协议 IC 的位周期逻辑单元所有异步延时总和。3.8 内部电阻（CAN
4、 节点的）Rin当 CAN 节点从总线断开，接收状态期间，CAN_L 或 CAN_H 和地之间的电阻；3.9 物理层连接 CAN 节点到总线的电气电路实现（总线比较器和总线驱动器） ，包括模拟电路和数字电路，是 CAN 总线模拟信号和 CAN 节点内部数字信号的接口。备注：连接到 CAN 网络的节点总数有总线的电子负载限制。3.10 物理介质（总线的）平行线束对，屏蔽或者非屏蔽，基于 EMC 需求；备注：单个线束定义为 CAN_L 和 CAN_H。CAN 节点相应的管脚名称也定义为 CAN_L 和CAN_H。在发送状态下，CAN_L 为比接收状态低的电平，CAN_H 为比接收状态高的电平。4
5、缩略语CAN 控制器局域网ECU 电子控制单元HS-MAU 高速介质访问单元IC 集成芯片MAU 介质访问单元MDI 介质依赖接口NBT 正常位时间SOP 帧起始5 介质访问单元功能描述5.1 概述以下描述对两线差分总线有效。电压电平值，电阻和电容，还有终端网络，见条款 6和 7.5.2 物理介质连接子层5.2.1 概述如图 1 所示，总线终端为终端网络 A 和终端网络 B。这个终端抑制反射，CAN 节点内的终端的位置应当不预留，因为如果 CAN 节点从总线断开，总线丢失终端。如果所有 CAN 节点的总线驱动都关掉，总线处于接收状态，在这种情况下平均总线电压通过终端产生，并且通过每个 CAN
6、节点接收电路的高端内部电阻。如果至少有一个总线驱动芯片打开，一个发送位就被送到总线上。这会通过终端电阻感应电流，并且，相应的，在总线的两个线直接产生差分电压。发送和接收状态通过在接收电路的比较器输入端传输差分总线电压到相应的接收和发送电平来检测。5.2.2 总线电平5.2.2.1 总线能有两种逻辑状态中的一个：接收或发送（见图 2） 。在接收状态，V CAN_L和 VCAN_H固定在平均电平，由总线终端决定。V diff低于最大阈值。接收状态是在总线空闲和接收数据位期间传递。5.2.2.2 在仲裁期间，很多个 CAN 节点可能同时发送一个发送位。在这种情况下，V diff超过过单个操作中的 V
7、diff。单个操作意味着总线只被一个节点驱动。5.3 介质依赖接口说明在总线上加入 CAN 接的的接插件应满足电气说明定义的需求，这个规定目的是平衡最重要的电气参数并且不定义机械和材料参数。5.4 物理介质说明CAN 网络线束拓扑应尽量接近单根线的结构，目的是避免线束反射波。实际上，图 3 的短接线是连接 CAN 节点到总线成功必须的。6 一致性测试6.1 概述介质访问单元的一致性应当遵循 ISO16845 规范进行测试。图 4 到 12 和公式表明通过条款 7 电气参数的准则是被证实的。6.2 接收 CAN 节点的输出接收的输出电压 VCAN_H和 VCAN_L的测量应当如图 4 所示。他们
8、是在总线空闲，无负载情况下测量的。相应的 Vdiff值如下：Vdiff=VCAN_H-VCAN_L6.3 CAN 节点的发送输出6.3.1 概述主输出电压 VCAN_H和 VCAN_L的测量如图 5 所示；他们是在 CAN 节点传输一个发送位时测量的。相应的 Vdiff值如下：Vdiff=VCAN_H-VCAN_L6.3.2 CAN 节点的接收输入阈值对于 CAN 节点的接收位的输入阈值检测应当如图 6 所示测量，CAN 节点协议 IC 设置总线空闲。电流 I，调整到一个值，感应差分输入电压的高阈值，以便在接收状态期间检测接收位，U（平均电平）设置成两个值来产生-V=（接收状态 VCAN_H的
9、最小共模电压）和-V=（接收状态 VCAN_H-最大 Vdiff的最大共模电压）在总线空闲状态下。在这些状态下 CAN 节点应保持总线在空闲状态，这表明通过 CAN 节点的协议 IC 测试，任何一个传送的接收位是仍然被检测的。V diff的电平几乎与 U 无关。6.4 CAN 节点的主输入阈值检测 CAN 节点的发送位输入阈值测试应当如图 7 所示，节点设置成周期发送帧。I 调整到一个值，感应差分输入电压的最低阈值，需要在接收状态下检测发送位。另外，U设置成两个值，来产生-V=（发送状态下 VCAN_L最小的共模电压） ，和-V=（发送状态下 VCAN_L-最大 Vdiff共模电压）在总线空闲
10、期间。在这些状态下，CAN 节点应停止发送帧。这表明每个发送的接收位通过 CAN 节点的协议 IC检测。V diff的电平几乎与 U 无关。6.5 CAN_L 和 CAN_H 的内部电阻6.5.1 概述CAN_L 和 CAN_H 相对于地的内部终端电阻（R in_L和 Rin_H）测量如图 8 所示，CAN 节点协议IC 设置成总线空闲。Rin_L和 Rin_H由 Rtest确定，计算公式如下：,=（ ,）-VCAN_H和 VCAN_L的开路电压基于图 4.6.5.2 内部差分电阻当 CAN 节点协议 IC 设置为空闲，R diff测量见图 9.，R diff由总线空闲期间 Rtest确定：=
11、（ ）-Vdiff是差分开路电压，计算见 6.3.1.6.6 输入电容为确定输入电容 Cin和 Cdiff，必须执行两个测量：-Cbusin（见图 10） ；-Cin（见图 11） ；测量期间不能发送发送位。CAN 节点输入电容值在一个很小的 pf 区间内，因此，测量设备本身应有一个负的电容或电容应当由额外的测量进行补充。=2其中， 的时间是差分电压到达最终值的 63%Cdiff由以下公式确定：=26.7 内部延时测量内部延时 tnode测量应当在通过在空闲状态，错误有效的 CAN 节点的 CAN 总线输入一个发送位。CAN 节点应当认为这个发送位为帧的起始位并执行硬件二次同步。CAN 控制器
12、应当在发送位后的第六个接收位检测到填充错误，并且作为有效的错误标志响应。外部发送发送位到错误标志开始之间的时间为 tedge to edge.=6-()+=_7+同步条件能通过调整相位消除，得到 tedge to edge最大值（CAN 核采样误差最大：1tq） 。ECU 内部延时测量如图 12 所示。通过 CAN 节点采用一种从上面获取的测试方法来评估 tinputRD测试单位同步到起始帧发送检测到第一个接收位，测试单元应部分通过发送位覆盖这个接收位的持续时间。 ，从期望的结束位开始向后（见阴影部分） ，重写位开始越早越好，直到节点最周丢失仲裁并且停止发送，图 13 举例说明了这个重写。 +=-对于网络同步，这个公式可以用来评估 tinputRD和 toutputRD。7 高速介质访问单元电气说明7.1 概述以下电气说明针对双线差分，速率达到 1Mbps 总线有效。图 1 和图 14 的终端说明见表 10.不建议将终端集成到 CAN 节点内部。7.2 物理介质连接子层说明7.2.1 概述表 1 到表 5 的参数应当遵循每个 CAN 节点的整个工作状态区间。参数的选择是基于可以连接到总线的最大 CAN 节点数量。
