低速CAN和高速CAN都有哪些区别呢

1.低速容错CAN与高速CAN的定义

1986年Bosch在SAE(汽车工程人员协会)大会上提出CAN总线概念，CAN总线率先在汽车电子行业孕育。随后的1987年Intel推出第一片CAN控制器芯片82526，由此点亮CAN总线发展的星星之火。六年之后CAN国际标准ISO11898/ISO11519发布，CAN总线在通信领域的燎原之势由此展开。
 

图1 CAN总线应用行业  

我们今天探讨的CAN总线分为：低速容错CAN、高速CAN，我们从物理层面上解读这两种总线。  

高速CAN根据线缆的长度提供从5Kbit/s到1Mbit/s的波特率。这是物理层最流行的标准，这是因为它允许设备间简单的线缆连接。DeviceNet以及CANopen规范就是使用了这种物理标准。高速CAN网络在每个网络端点端接一个120欧姆的电阻。  

低速/容错CAN提供从5 Kbit/s到125 Kbits/s的波特率。该标准允许在CAN总线连线失败时CAN总线通信得以继续进行。在低速/容错CAN网络，每种设备都有它自己的终端。  

由于终端的类型不同，因此高速和低速/容错CAN设备不能在同一个网络中使用。  

2.低速容错CAN和高速CAN的区别

这两种总线的主要区别在于电平逻辑。可以从以下几种情况来说明：空闲时、有效时、睡眠时、唤醒时。这里假设收发器的电源为标准的5V和12V。  

1、空闲时（即通常说的隐性位）

 

2、有效时（即通常说的显性位）

 

3、睡眠时

 

4、唤醒时


 

3.低速容错CAN和高速CAN电气特性比较

 高速CAN总线上为显性电平（逻辑0）时，CAN_H为3.5V、CAN_L为1.5V，此时电压差是2V，显性状态的CAN总线电压范围如下图（标准来源：ISO 11898-2:2006）所示：

 

高速CAN总线上为隐性电平（逻辑1）时，CAN_H和CAN_L都为2.5V，此时电压差就是0V，隐性状态的CAN总线电压范围如下图（标准来源：ISO 11898-2:2006）所示：
 

低速CAN总线上为显性电平（逻辑0）时，CAN_H为3.6V、CAN_L为1.4V，此时电压差是2.2V。总线上为隐性电平（逻辑1）时，CAN_H为0.3V、CAN_L都为4.7V，此时电压差就是-4.4V，显性状态和隐性状态的CAN总线电压范围如下图（标准来源：ISO 11898-3:2006）所示：

 
 

4.低速容错CAN和高速CAN终端电阻比较

高速CAN线需要在CAN_H和CAN_L加终端电阻，电缆上的终端电阻应与电缆的标称阻抗相匹配，终端匹配电阻一般为120Ω，每个终端电阻应能消耗0.25W的功率（标准来源：ISO 11898-2:2003）。

   

如果高速CAN传输线路没有终止，线路上的每个信号变化都会导致反射，这可能会导致通信故障。由于通信在CAN总线上双向流动，因此CAN要求终止电缆的两端。然而，这一要求并不意味着每个设备都应该有一个终端电阻。如果沿电缆放置多个设备，只有电缆末端的设备应该有终端电阻。放置终端电阻位置如下所示：

 

与高速CAN不同，低速CAN需要在低速CAN收发器上终止，而不是在电缆上。该终端需要两个电阻器：RTH用于CAN_H，RTL用于CAN_L。这种配置允许Philips fault-tolerant CAN收发器检测并从总线故障中恢复。   Philips建议低速CAN网络，一个整体的RTH和RTL终端电阻为100Ω到500Ω（每个）。整个网络终端电阻可以确定如下公式：


   

低速CAN网络上的每个设备每条CAN数据线都需要一个终端电阻：RTH用于CAN_H，RTL用于CAN_L，放置终端电阻位置如下所示：
 

 

5.补充知识：ISO 11898-3与ISO 11519-2标准的关系

 ISO 11519由以下部分组成，总称“道路车辆—低速串行数据通信”：  

Part 1：General and definitions 概述和定义 Part 2：Low-speed controller area network (CAN) 低速控制器局域网（CAN） Part 3：Part 3: Vehicle area network (VAN) 车辆局域网（VAN）   ISO 11519-2:1994（Low-speed controller area network (CAN)， 低速控制器局域网（CAN）），指定CAN的数据链路层和物理层，这是用于公路车辆应用的高达125 Kbit/s的通信网络。低速CAN是一种串行通信协议，支持分布式实时控制和多路复用。根据ISO 7498在ISO-OSI模型中定义的层次结构层中定义网络的一般体系结构。该标准允许在CAN总线连线失败时CAN总线通信得以继续进行。  

ISO 11898-3:2006（ Road vehicles — Controller area network (CAN) — Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface，道路车辆—控制器局域网（CAN）—第3部分：低速，容错，介质相关的接口），规定了在配备有控制器局域网（CAN）的道路车辆电子控制单元之间以40 Kbit/s至125Kbit/s的传输速率建立数字信息交换的特性。  

标准ISO 11519-2-1994已经在2006年被ISO 11898-3-2006代替了，符合标准ISO 11898-3的产品也是支持符合ISO 11519-2标准的产品。

 
 

总结

高速CAN和低速CAN的物理层电气特性不一样，因此不能把它们连接在一起  

高速CAN主要应用在发动机、变速箱等对实时性、数据传输速度要求高的场合  

低速CAN主要应用在对车身控制系统等对可靠性要求高的场合  

CAN-H或CAN-L任意一根导线折断，高速CAN节点不能收发，但低速CAN节点可以接受。因此低速CAN的可靠性高于高速CAN，例如在发生事故时CAN线折断一根，车门控制器还可以接收CAN信号开门  

低速CAN节点必须连接电源才能正常工作  

通用汽车单线CAN（Single Wire CAN）和低速CAN应用一致。

审核编辑：刘清