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can收发器内部原理详解

来源:
2025-01-14
类别:基础知识
eye 8
文章创建人 拍明芯城

CAN(Controller Area Network)收发器内部原理主要涉及信号转换、电平管理、收发控制以及总线状态管理等方面。以下是对CAN收发器内部原理的详细解释:

一、信号转换

CAN收发器的核心功能之一是进行信号转换。它负责将CAN控制器产生的数字信号(如逻辑电平0和1)转换为适合在物理线路上传输的差分信号。差分信号是通过比较CAN高线(CANH)和CAN低线(CANL)之间的电压差来表示的。当CAN控制器需要发送数据时,收发器将控制器输出的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平,并通过CANH和CANL两根线发送出去。相反,当接收数据时,收发器将CAN总线上的差分信号解码并转换为逻辑数据,然后发送给CAN控制器进行处理。

二、电平管理

CAN收发器还负责数字电平与差分电平之间的互转。具体来说,ECU(电子控制单元)发出的报文通过MCU(微控制器)内部的CAN控制器转换为0和1的数字电平序列,然后经过CAN收发器转换为CANH和CANL的差分电平。同样,接收到的报文也会经过CAN收发器转换为数字电平序列,以便被CAN控制器处理。这种电平管理功能确保了数据在传输过程中的准确性和可靠性。

三、收发控制

CAN收发器内部包含逻辑电路,用于控制数据的收发过程。这些逻辑电路包括接收数据的同步、错误检测、电平判断、数据过滤和错误报告等功能。当CAN控制器需要发送数据时,收发器内部的逻辑电路会控制数据的发送过程,确保数据以正确的格式和速率发送出去。同时,当接收数据时,逻辑电路会对接收到的数据进行同步和错误检测,以确保数据的准确性和完整性。

四、总线状态管理

CAN总线有两种状态:显性和隐性。当总线处于显性状态时,收发器内部的特定电路(如晶体管等)会导通,从而在CANH和CANL之间产生压差。这种压差表示了总线上的显性电平。而当总线处于隐性状态时,这些电路会截止,CANH和CANL处于无源状态,压差为0,表示了总线上的隐性电平。CAN收发器通过管理这两种状态来实现数据的传输和接收。

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五、其他功能

除了上述核心功能外,CAN收发器还可能具有其他辅助功能,如:

  1. 热保护:当收发器内部温度过高时,热保护电路会关闭驱动模块的输出,以防止因过热而导致的损坏。

  2. 过压和过流保护:在CAN总线接口处添加过压和过流保护电路,以防止总线上的异常电压或电流损坏收发器。

  3. 唤醒功能:某些CAN收发器具有唤醒功能,当总线处于隐性状态时,如果检测到特定的唤醒信号,收发器会被唤醒并进入工作状态。

六、内部结构

CAN收发器的内部结构通常包括以下几个主要部分:

  1. 电压源:负责为收发器提供稳定的电源电压,通常有一个2.5V的电压源用于保持CAN总线的共模电压。

  2. 驱动控制模块:通过驱动晶体管等元件来控制CANH和CANL的电平状态,实现数据的发送和接收。

  3. 接收模块:通常是一个电压比较器,用于比较CANH和CANL之间的电压差,并将其转换为逻辑电平信号供CAN控制器处理。

综上所述,CAN收发器通过信号转换、电平管理、收发控制以及总线状态管理等功能实现了CAN总线上的数据通信。其内部结构复杂而精细,确保了数据在传输过程中的准确性和可靠性。


责任编辑:Pan

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