如图2-14所示,CAN总线系统元件主要由K线、控制单元、CAN构件、收发器等组成。
图2-14 CAN总线系统元件
1.K线
K线用于在CAN总线系统自诊断时连接汽车故障检测仪(如VAS5051),属于诊断用的通信线。
2.控制单元
控制单元接收来自传感器的信号,将其处理后再发送到执行元件上。控制单元中的微控制器上带有输入输出存储器和程序存储器。
定期查询控制单元接收到的传感器值(如发动机转速或冷却液温度)并按顺序存入输入存储器。微控制器按事先编制好的程序来处理输入值,处理后的结果存入相应的输出存储器内,然后到达各个执行元件。为了能够处理CAN信息,各控制单元内还有一个CAN存储区,用于容纳接收到的和要发送的信息。
3.CAN构件
CAN构件用于数据交换,它分为两个区:一个是接收区,一个是发送区。CAN构件通过接收邮箱或发送邮箱与控制单元相连,其工作过程与邮局收发邮件的过程非常相似。CAN构件一般集成在控制单元的微控制器芯片内。
4.收发器
收发器就是一个发送-接收放大器,在接收数据时,收发器把CAN构件连续的比特流(亦称逻辑电平)转换成电压值(线路传输电平);当发送数据时,收发器把电压值(线路传输电平)转换成连续的比特流。线路传输电平非常适合在铜质导线上进行数据传输。收发器通过TX线(发送线)或RX线(接收线)与CAN构件相连。RX线通过一个放大器直接与CAN总线相连,并总是在监听总线信号。
(1)收发器的特点 如图2-15所示,收发器的TX线始终与总线耦合,两者的耦合过程是通过一个开关电路来实现的。收发器内晶体管的状态与总线电平之间的对应关系见表2-6。
图2-15 收发器的TX线与总线的耦合(www.daowen.com)
表2-6 收发器内晶体管的状态与总线电平之间的对应关系
(2)多个收发器与总线导线的耦合 当有多个收发器与总线导线耦合时,总线的电平状态将取决于各个收发器开关状态的逻辑组合。下面以3个收发器接到一根总线导线上(图2-16)的情况为例加以说明。
图2-16 3个收发器接到一根总线导线上
在图2-16中,收发器A和收发器B的开关呈断开状态,收发器C的开关呈闭合状态。开关断开表示1(无源),开关闭合表示0(有源)。
由图2-16不难看出,如果某一开关已闭合,电阻上就有电流流过,于是总线导线上的电压就为0V;如果所有开关均未闭合,那么电阻上就没有电流流过,电阻上就没有压降,于是总线导线上的电压就为5V。
3个收发器开关的状态与总线电平的逻辑关系见表2-7。
表2-7 3个收发器开关的状态与总线电平的逻辑关系
如果总线处于状态1(无源),那么该状态可以由某一个控制单元使用状态0(有源)来改写。一般将无源的总线电平称为隐性的,有源的总线电平称为显性的。
其意义体现在:
1)发送传输错误信号时(错误帧故障信息)。
2)冲突识别时(如果几个控制单元想同时发送信息)。
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