can总线的通信设计电路有哪些？

CAN(Controller Area Network)是一种多主方式的串行通讯总线。基本设计规范要求有高的位速率、高抗电磁干扰性，而且能够检测出产生的任何错误，当信号传输距离达到 10Km 时 CAN-bus 仍可提供高达 5Kbps 的数据传输速率。CAN 模块的设计，是基于 CAN 芯片，对串行信号(RX/TX)与 CAN 差分信号(CANH/CANL)进行互相转换。以下是两种较为常用的 CAN 收发器。

CAN总线有两条控制线：CAN_H和CAN_L，是控制器局域网络的总称。在工业控制领域中，CAN通信的应用是非常广泛的，其通信的原理也比较简单，具体的过程：总线上的节点向其它节点发送数据时，传递的信息将会以报文的形式在总线上进行广播，总线上的每个节点在接收到数据之后，会根据过滤器来接收自己需要的报文。CAN通信是一种异步通信的方式，并不依赖于时钟进行通信，这种通信的方式对外部的电磁干扰是高度免疫的，主要是因为两条总线使用的是差分通信的方式，可以抑制共模干扰，且外部使用的是屏蔽双绞线，对于同一干扰源，对两条总线的干扰时相同的，故可抵消。CAN总线物理层的形式主要两种方式：闭环网络总线和开环网络总线线。

与其他现场总线相比，CAN部迟疑不决在通信能力、可靠性、实时性、灵活性、易用性、传输距离和成本等方面有着明显的优势，成为控制等领域最有前途的现场总线之一。对于CAN总线的物理层接口，现有大多是CAN总线物理层接口电路与CAN总线控制器连接构成的CAN总线通信网络。经笔者的深入分析和实践证明：CAN总线物理层接口电路(符合ISO11898标准)也可与单片机直接连接构成一个高可靠、低成本、简单实用、多机互连的分布式测控系统。

PCA82C250与AT89C55的硬件连接比MAX485与AT89C55的硬件连接还要简单，因为，PCA82C250的通信过程无需接收与发送的硬件转换控制，仅由软件来控制接浮时，CAN总线表现为“隐性”位数值，即CANH和CANL为悬浮态(VCAHN≈CANL≈VCC/2，相当于关闭总线)，这为具有“休眠”功能的系统提供了网络安全保障;当TXD端输入为低电平时，CAN总线表现为“显性”位数值(向总线传送有效数据位)，即CANH输出高电压(约3.5V，当VCC为5V时)、CANL输出低电平(约1.5V,当Vcc为5V时)。显然，在多主机条件下，“显性”位和“隐性”位的引入，可在总线上实现非破坏性总线仲裁，以裁决哪一个主设备应是下一个占有总线的设备。由于没有用到PCA82C250参考电压的输出值，因此，PCA82C250的5脚可悬空，而8脚所接的电阻RS用于控制CAN总线的输出脉冲的上升、下降沿的斜率，以降低总线的射频干扰。当RS上的电阻大于0.75CC时，PCA82C250芯片进入低功耗待机状态;当RS上的电压小于0.3Vcc时，PCA82C250进入高速通信状态;当RS上的电压处于0.4Vcc至0.6Vcc之间时，PCA82C250进入CAN总线输出脉冲上升、下降沿的斜率控制通信状态，其斜率大小与RS上的电压成正比。

其主要特点如下：

(1)CAN总线为多主站总线，各节点可在任意时刻向网络上的其他节点发送信息，且不分主从;

(2)CAN总线采用独特的非破坏性总线仲裁技术，高优先级节点优先传送数据，故实时性好;

(3)CAN总线具有点对点、一点对多点及全局广播传送数据的功能;

(4)CAN总线采用短帧结构，每帧有效字节数最多为8个，数据传输时间短，并有CRC及其他校验措施，数据出错率极低;

(5)CAN总线上某一节点出现严重错误时，可自动脱离总线，而总线上的其他操作不受影响;

(6)CAN总线系统扩充时，可直接将新节点挂在总线上，因而走线少，系统扩充容易，改型灵活;

(7)CAN总线的最大传输速率可达1 Mb/s，直接通信距离最远可达10 km(速率在5 Kb/s以下);

(8)CAN总线上的节点数取决于总线驱动电路，在标准帧(11位报文标识符)时，可达到110个，而在扩展帧(29位报文标识符)时，个数不受限。

当需要MCU与通信网络之间的电气隔离时，可在MCU与CAN总线的物理层专用接口电路之间增加2个光电隔离器件(如6N137光电隔离电路)，即可实现MCU与通信网络之间的电气隔离。必要时通过修改原有的RS-485总线的通信软件即可实现多主式多机数据通信，充分利用了CAN总线物理层的优势。在硬件方面，能够以简单的形式、较低的价格、较高的性能构造出极具竞争力的分布式测控系统，使多机互连的分布式测控系统的通信网络性能得以提升。