如何理解CAN的显隐性电平
如何理解CAN的显隐性电平
CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于汽车电子和工业控制领域的串行通信协议。它通过差分信号在两条线路上进行数据传输，使用显性电平和隐性电平来表示逻辑0和逻辑1。本文将详细解释这两种电平的概念及其在实际通信中的应用。
在CAN（Controller Area Network）总线通信中，数据传输是通过差分信号在两条线路上进行的。为了理解CAN总线如何通过两根线表示逻辑0和逻辑1，我们需要了解隐性电平和显性电平的概念，以及CAN收发器的作用。
隐性电平与显性电平
隐性电平（Recessive Level） :
- 定义 : 在CAN总线中，隐性电平指的是CANH（CAN High）和CANL（CAN Low）之间的电压差为0V。
- 实际电压范围 : -0.5V 到 0.05V。
- 逻辑含义 : 代表逻辑1。
- 记忆法 : 你可以记住“隐性”代表逻辑1，因为当CAN总线上的电压差几乎为零时，我们把它称为隐性电平（隐形的电压差，逻辑1）。
显性电平（Dominant Level） :
- 定义 : 在CAN总线中，显性电平指的是CANH和CANL之间的电压差为2V。
- 实际电压范围 : 1.5V 到 3V。
- 逻辑含义 : 代表逻辑0。
- 记忆法 : “显性”代表逻辑0，因为在这种情况下，电压差非常明显，电压差为2V（显著的电压差，逻辑0）。
差分信号的表示方法
CAN总线使用差分信号来提高抗干扰能力和通信稳定性。差分信号是通过两根线路（CANH和CANL）来表示数据的状态：
隐性电平（逻辑1） :
- 电压状态 : CANH和CANL的电压几乎相同，即电压差接近0V。
- 电压范围 : CANH和CANL都在接近0V，范围大约是-0.5V到0.05V。
显性电平（逻辑0） :
- 电压状态 : CANH和CANL之间的电压差为2V，即CANH的电压比CANL高2V。
- 电压范围 : CANH的电压在1.5V到3V之间，CANL的电压在0V到1.5V之间。
CAN收发器的作用
CAN收发器 的主要作用是将逻辑电平转换为适合CAN总线的差分信号：
数据发送 : 当芯片需要发送数据时，CAN收发器将数据转换为差分信号。在发送逻辑0（显性电平）时，收发器确保CANH和CANL之间有一个2V的电压差；在发送逻辑1（隐性电平）时，收发器确保两条线的电压差几乎为0V。
数据接收 : 当CAN总线接收到信号时，CAN收发器将差分信号转换为逻辑电平，然后传递给接收芯片进行处理。
总结
- 隐性电平 （逻辑1）和 显性电平 （逻辑0）是通过CAN总线上的电压差来表示的。
- 隐性电平 时CANH和CANL电压几乎相同，电压差接近0V。
- 显性电平 时CANH和CANL电压差为2V，CANH的电压高于CANL的电压。
- CAN收发器 的作用是将逻辑电平转换为适合CAN总线的差分信号，确保数据在总线上的正确传输。
让我们通过一个具体的例子来说明CAN总线如何使用隐性电平和显性电平来传输数据。
例子：传输数据的过程
假设我们有一个汽车控制系统，里面有多个控制单元，比如发动机控制单元（ECU）、刹车控制单元和车身控制单元。它们需要通过CAN总线互相通信。以下是一个传输逻辑0和逻辑1的具体过程：
1. 发送逻辑0（显性电平）
- 情景 : 发动机控制单元（ECU）需要告诉刹车控制单元，当前刹车状态为“激活”。
- 电压状态 :
* **CANH** : 2.5V（比如在1.5V到3V的范围内）
* **CANL** : 0.5V（因此电压差为2V）
- 说明 : 在这个情况下，CAN收发器将CANH电压设定在高电平（2.5V），同时将CANL电压设定在低电平（0.5V），形成显性电平，代表逻辑0。
2. 发送逻辑1（隐性电平）
- 情景 : 发动机控制单元（ECU）现在需要发送一个无关紧要的状态更新，比如当前不需要进行任何操作。
- 电压状态 :
* **CANH** : 0V（或接近0V）
* **CANL** : 0V（或接近0V）
- 说明 : 在这个情况下，CAN收发器将CANH和CANL的电压都调整到接近0V，从而形成隐性电平，代表逻辑1。这意味着网络中没有紧急数据传输。
具体的电压变化示意
发送逻辑0的过程：
发送逻辑0
CANH: |--- 2.5V ---|
CANL: |--- 0.5V ---|
---
电压差: 2V
发送逻辑1的过程：
发送逻辑1
CANH: |--- 0V ---|
CANL: |--- 0V ---|
---
电压差: 0V
总结
通过这个例子，我们可以看到：
- 逻辑0 是通过将CANH设为高电压（2.5V），将CANL设为低电压（0.5V）来实现的，形成了一个明显的电压差（显性电平）。
- 逻辑1 则是通过将两条线的电压都设为接近0V来实现的，形成了电压差接近于0V（隐性电平）。
这样，汽车控制系统的不同模块就可以通过CAN总线有效地传输它们之间的数据。希望这个例子能帮助你更好地理解CAN总线的工作原理！