CAN bus (Mạng khu vực điều khiển) là giao thức truyền thông nối tiếp theo thời gian thực,-có độ tin cậy cao được sử dụng trong xe cộ, tự động hóa công nghiệp và các lĩnh vực khác. Nó cho phép nhiều bộ vi điều khiển và thiết bị giao tiếp với nhau mà không cần máy chủ.
Xe buýt CAN ban đầu được Bosch phát triển ở Đức vào đầu những năm 1980 để-giao tiếp trên xe. Năm 1993, ISO công bố tiêu chuẩn CAN bus (ISO 11898), bao gồm cả giao thức lớp liên kết dữ liệu và giao thức lớp vật lý.
ISO 11898-1: Xác định giao thức lớp liên kết dữ liệu.
ISO 11898-2: Xác định giao thức lớp vật lý cho bus CAN tốc độ cao-, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 1 Mbps. Nó khuyến nghị cấu trúc liên kết tuyến tính và phù hợp cho các ứng dụng có yêu cầu thời gian thực cao.
ISO 11898-3: Xác định giao thức lớp vật lý cho bus CAN tốc độ-thấp, với tốc độ truyền dữ liệu nằm trong khoảng từ 40 Kbps đến 125 Kbps. Còn được gọi là CAN-có khả năng chịu lỗi, nó cho phép liên tục liên lạc ngay cả khi một đường tín hiệu bị lỗi, khiến nó phù hợp với các ứng dụng có yêu cầu về thời gian thực thấp hơn.
Tính năng xe buýt CAN:
Điều khiển chính đa{0}}:Bus CAN hỗ trợ nhiều thiết bị chính cùng tồn tại trên mạng mà không cần có hệ thống phân cấp phụ-chính. Các thiết bị giao tiếp dựa trên mức độ ưu tiên của tin nhắn.
Tín hiệu vi sai:Sử dụng hai dây (CAN_H và CAN_L) để truyền tín hiệu vi sai, tăng cường khả năng chống nhiễu điện từ.
Trọng tài không{0}}có tính hủy diệt:Trong quá trình truyền tin nhắn, nếu xảy ra xung đột, tin nhắn có mức độ ưu tiên- cao hơn sẽ được truyền đi trong khi tin nhắn có mức độ ưu tiên- thấp hơn sẽ chờ truyền lại.
Phát hiện và xử lý lỗi:Có khả năng phát hiện và xử lý lỗi mạnh mẽ, bao gồm xác minh tổng kiểm tra CRC và kiểm tra lỗi bit.
Cấu trúc liên kết linh hoạt:Hỗ trợ nhiều cấu trúc liên kết mạng như cấu hình tuyến tính, sao, cây và vòng.
Trên bus CAN, sự chênh lệch điện áp đáng kể giữa logic “0” và “1” đảm bảo khả năng liên lạc đáng tin cậy. Dựa vào mô tả ở trên, hai mức logic trên bus CAN là:
Chiếm ưu thế: 0
Lặn: 1
Các mức tín hiệu trên bus CAN thể hiện đường-và đặc điểm. Đường này-và hành vi này tạo thành cơ sở mạch cho việc phân xử bằng bus CAN: mức chiếm ưu thế (0) luôn che dấu mức lặn (1). Nếu các nút khác nhau đồng thời truyền mức ưu thế và mức lặn, thì bus sẽ hiển thị mức ưu thế (0). Chỉ khi tất cả các nút truyền mức lặn (1) thì bus mới biểu hiện trạng thái lặn.
Cấp độ thống trị:Logic 0. Ở CAN-tốc độ cao, chân CAN_H chuyển động thành 5V, trong khi chân CAN_L chuyển động thành 0V.
Mức độ phục tùng:Logic 1. Không có chân nào được dẫn động.
Xe buýt CAN tốc độ cao- và CAN tốc độ-thấp khác nhau về định nghĩa mức tín hiệu lớp vật lý:
CANH-tốc độ cao xác định logic "1" khi điện áp CANH và CANL bằng nhau (CANH=CANL=2.5V) và logic "0" khi chênh lệch điện áp giữa CANH và CANL là 2V (CANH=3.5V, CANL=1.5V).
Trong phạm vi điện áp-chế độ chung (-12V đến 12V), bộ thu phát CAN tốc độ cao diễn giải chênh lệch điện áp lớn hơn 0,9V giữa CANH và CANL là trạng thái chiếm ưu thế và chênh lệch nhỏ hơn 0,5V là trạng thái lặn. Mạch trễ bên trong làm giảm nhiễu.
Tốc độ-thấp CAN xác định logic "1" khi chênh lệch điện áp giữa CANH và CANL là 5V (CANH=0V, CANL=5V) và logic "0" khi chênh lệch điện áp là 2,2V (CANH=3.6V, CANL=1.4V).
Mức tín hiệu CAN-tốc độ cao (ISO 11898-2)
Mức tín hiệu CAN-tốc độ thấp (ISO 11898-3)
Cơ chế xử lý lỗi CAN:
Lỗi CRC:Phát hiện lỗi bằng cách tính toán và xác minh giá trị CRC của dữ liệu.
Lỗi bit:Phát hiện lỗi bit theo thời gian thực-trong quá trình truyền.
Khung lỗi:Gửi khung lỗi để yêu cầu truyền lại khi phát hiện lỗi.
Bản tóm tắt
CAN bus đã được áp dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực nhờ độ tin cậy cao, hiệu suất theo thời gian thực và tính linh hoạt. Khi công nghệ tiến bộ, bus CAN tiếp tục phát triển-ví dụ: tiêu chuẩn CAN FD (Tốc độ dữ liệu linh hoạt- do BOSCH phát hành sẽ nâng cao hơn nữa tốc độ truyền dữ liệu để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng yêu cầu băng thông cao hơn.