Передающая среда и нижние подуровни протокола CAN

Протокол CAN главным образом предназначен для сетей с шинной топологией и электрическими проводами в качестве канала связи (передающей среды). Могут применяться и другие передающие среды, способные поддерживать состояния вы­сокого/низкого уровней, что необходимо для осуществления побитового арбитража.

Международная организация стандартизации определила стандарт ISO 11519-2 для шин CAN со скоростью обмена до 125 Кбит/сек и ISO 11898 для скорости обмена выше 125 Кбит/сек. Эти стандар­ты различаются только спецификациями нижних подуровней MD1 и РМА физического уровня про­токола САК в вопросах подключения к передаю­щей среде (шине).

Подуровни MD1 и РМА иногда называют бло­ком MAU — medium access unit (блоком доступа к среде передачи данных). На рис. 5.2 показано под­ключение к шине CAN в соответствии с этими стандартами.

Скоростной канал связи образован двухпровод­ной линией (рис. 5.2, я), к обоим концам которой подключены характеристические сопротивления для подавления отражений. Это дифференциальная линия с подавлением синфазных помех. За счет низкого характеристического сопротивления линия имеет хорошую помехоустойчивость, осо­бенно если использована витая пара.

 

Рисунок 5.2 – Подключение к шине CAN

 

Медленный канал связи также выполнен двух­проводным (рис. 5.2, б). Концы линии через со­противления R = 2,2 кОм подключены к источни­кам напряжения различной величины. Преимуще­ство такой линии заключается в некоторой информационной избыточности, т. к. данные, по сути, дублируются и передаются независимо по двум проводам. В случае повреждения одного про­вода сетевые адаптеры могут быть реконфигурированы для работы в однопроводной линии, помехо­защищенность при этом ухудшится. За счет пара­зитной связи между проводами линия более чувствительна к искажениям и не может быть ис­пользована для высокоскоростного режима.

► Подуровень РМА (подклю­чение к физической среде) опре­деляет характеристики шинных драйверов и приемников.

При этом линии шины CAN могут находиться в одном из двух состояний: доминирующего уровня (dominant) и недомини­рующего уровня (recessive). Если один из узлов устанавливает шину в состояние доминирую­щего уровня, оно будет установ­лено, независимо от состояний остальных узлов. Эти состояния

 

Рисунок 5.3 – Уровни напряжений в шине CAN

определяются дифференциальным напряжением между проводниками шины, на­зываемыми CAN_H и CAN_L (рис. 5.3). Величина дифференциального напряже­ния для состояния доминирующего уровня составляет 1,5...3 В, для состояния не­доминирующего уровня – -0,5...+0,05 В.

Характеристики шинных драйверов задаются стандартом ISO 11898, где указа­ны все электрические спецификации. Например, максимальное число подключае­мых к шине узлов не должно превышать 30.

На рис. 5.4 схематично показано подключение линейного драйвера к скоро­стной шине.

Когда логический уровень сигнала на входе Тх равен «1», оба транзистора в выходном каскаде закрыты и выход драйвера находится в высокоимпедансном со­стоянии. Шина находится в состоянии недоминирующего уровня, дифференциа­льное напряжение примерно равно нулю, напряжение смещения около 2,5 В.

При подаче сигнала «0» на вход Тх оба транзистора отпираются, дифференциа­льное напряжение становится равным около 2,5 В, шина переходит в состояние доминирующего уровня.

Наличие цепи смещающего напряжения гарантирует смену полярностей сиг­налов на входах компаратора «К» при переходе шины от одного состояния к другому.

Рисунок 5.4 – Подключение драйвера к шине

 

Подуровень PLS

На подуровне PLS реализуются двоичное кодирование и синхронизация, опре­деляется время передачи бита.

► Протокол CAN использует двоичное кодирование (NRZ-код), то есть во вре­мя передачи бита не может быть никаких переключений уровня, которые могли бы использоваться для синхронизации (рис. 4.26). Это предъявляет высокие тре­бования к стабильности частоты генераторов (используются кварцевые). Приходится вводить разделительные сигналы в последовательности одноименных битов для облегчения синхронизации.

► Время передачи одного бита схематично представлено на рис. 5.5. В течение этого времени выполняются функции по управлению шиной, такие как синхро­низация ЭБУ, компенсация запаздывания в линии, позиционирование момента опроса (стробирование).

Длительность отдельных сегментов в квантах программируется времязадающей логикой адаптеров CAN. Длительность кванта связана с разрешающей способно­стью подуровня PLS.

Сегмент SYNC_SEG используется для синхронизации различных ЭБУ, под­ключенных к шине. Изменение уровня сигнала (например, с «0>> на «1») предпо­лагается в этом сегменте. Его длительность всегда равна одному кванту.

Сегмент PROP_SEG служит для компенсации временных задержек при рас­пространении сигнала в линии и прохождении его через адаптеры.

Сегменты PHASE_SEG1 и PHASESEG2 компенсируют ошибки фазы, они могут быть удлинены или укорочены при ресинхронизации.

Момент опроса — точка времени, когда состояние шины интерпретируется как значение соответствующего бита.

► Синхронизация производится в момент перехода шины из состояния недо­минирующего уровня в состояние доминирующего уровня. Этот переход всегда должен совершаться в течение сегмента SYNC_SEG. Для компенсации различных сбоев или задержки в линии используется сокращение длительности сегмента PHASESEG2 по отношению к номинальному значению или увеличение длитель­ности сегмента PHASESEG1. Изменение длительности сегментов программиру­ется в пределах 1...4 квантов, но не более значения PHASE_SEG1.

Рисунок 5.5 – Время передачи бита

Рисунок 5.6 – Синхронизация передачи бита

 

На рис. 5.6 номинальные значения длительностей сегментов составляют: PROP_SEG — 6 квантов, PHASE_SEG1 и PHASESEG2 по 7 квантов. При нуле­вой фазовой ошибке (е = 0) фронт сигнала поступает в течение сегмента SYNCSEG без всякой компенсации длительности.

При отрицательной фазовой ошибке (е < 0), при ее накоплении, фронт сигнала может прийти после стробирования. Для предотвращения этого сокращена длите­льность сегмента PHASE_SEG2 предыдущего бита с 7 до 6 квантов.

При положительной фазовой ошибке (е > 0) фронт сигнала может пройти до момента стробирования при ее накоплении. Для предотвращения этого увеличена длительность сегмента PHASE SEG1 с 7 до 8 квантов.

 

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 346; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!