Канальный уровень

Физический уровень

LLC - Logical Link Control (управление логическим звеном) Фильтрация

Обработка переполнения Ретрансляция

MAC - Medium Access Control (управление доступом к среде) Кодирование кадра Управление доступом Обнаружение ошибок Сообщение об ошибках Квитирование Сериализация

PLS - Physical Signaling (сигналы на физическом уровне) Кодирование битов Временные характеристики Синхронизация

РМА - Physical Medium Attachment (подключение к физической среде) Характеристики шинных драйверов/приемников

MDI - Medium Dependent Interface (интерфейс, зависимый от среды) Соединители

Обработка ошибок MAC

Обработка ошибок PLS

Блок доступа к среде передачи данных

Рис. 7.1. Уровневая архитектура CAN

На физическом уровне определяются электрические характеристики соединителей, шинных адаптеров, двоичное кодирование, синхронизация. Физический ypoiiCHb разделен на три полуровня:

.MDI (medium dependent interface) - подуровень интерфейса, зависимого от физического носителя (передающая среда);

РМА (piiysical medium attaciiment) - подуровень подсоединения к физической среде;

PLS (piiysical signaling) - сигналы на физическом уровне.

На канальном уровне определяется формат кадра, обнаружение и передача ошибок во время трансляции, автоматическая ретрансляция данных, фильтрация. Канальный уровень разделен на два подуровня:

MAC (medium access control) - управление доступом к среде;

LLC (logic link control) - управление логическим каналом. Физический уровень контролируется функцией супервизора контроль шины ,

например, выявляются короткие замыкания или обрывы на линии.

Канальный уровень контролируется функцией супервизора ограничение распространения последствий неисправности , например, различаются кратковре-.менные сбои и долговременные неисправности.

7.3. Передающая среда и нижние подуровни протокола CAN

Протокол CAN главным образо.м предназначен для сетей с шинной тогюлогией и электрическими проводами в качестве канала связи (передающей среды). Могут применяться и другие передающие среды, способные поддерживать состояния высокого/низкого уровней, что необходимо ;гля осуществления побитового арбитража.

7.3. Передающая среда и нижние подуровни протокола CAN

Меадународиая ор1анизация стандартизации определила стандарт ISO 1I5I9-2 для шин CAN со скоростью об.мена до 125 Кбит/сек и ISO 11898 для скорости обмена выше 125 Кбит/сек. Эти стандарты различаются только спецификациями нижних подуровней MD1 и РМА физического уровня протокола CAN в вопросах подюночения к передающей среде (шине).

Подуровни MDI и РМА иногда называют блоком MALJ - medium access unit (блоком доступа к среде передачи данных). На рис. 7.2 показано под-ктючение к шине CAN в соответствии с этими стандарта.ми.

Скоростной кансЫ связи образован двухпроводной линией (рис. 7.2, а), к обоим конца.м которой подю1ючены характеристические сопротивления пдя подавления отражений. Это дифферепциать-ная линия с 1юдавлением синфазных по.мех. За счет низкого характеристического сопротивления линия и.меет хорошую помехоустойчивость, особенно если использована витая пара.

Медленный канат связи также выполнен двухпроводным (рис. 7.2, б). Концы линии через сопротивления R = 2,2 кОм подктючены к источникам напряжения различной величитл. Преи.муще-ство такой линии заключается в некоторой информационной избыточности, т. к. данные, по сути, дублируются и передаются независимо по двум проводам. В случае повреждения одного провода сетевые адаптеры могут быть реконфигуриро-ваны для работы в однопроводной линии, помехозащищенность при это.м ухудшится. За счет паразитной связи .между проводами линия более чувствительна к искажениям и не .может бьггь использована /ьтя высокоскоростного режима.

► Подуровень РМА (подю1Ю-чение к физической среде) определяет характеристики шинных драйверов и приемников.

При этом линии шины CAN могут находиться в одном из двух состояний: доминирующего уровня (dominant) и недоминирующего уровня (recessive). Если один из узлов устанавливает шину в состояние до.минирую-щего уровня, оно будет установлено, независимо от состояний остальных узлов. Эти состояния

Напряжение

Высокая скорость обмена 120ohm

120ohm

Низкая скорость обмена 3,25V

Рис. 7.2. Подключение к шине CAN

Доминирующий уровень

Vdif

Недоминирующий уровень

V-CAN L V-CAN Н

Время

Рис. 7.3. Уровни напряжений в шине CAN

Рис. 7.4. Подключение драйвера к шине

Когда логический уровень сигнала на входе Тх равен 1 , оба транзистора в выходном каскаде закрыты и выход драйвера находится в высокоймпедансном состоянии. Шина находится в состоянии педоминирующего уровня, дифференциа-лыюе напряжение примерно равно нулю, напряжение смещения около 2,5 В.

При подаче сигнала О па вход Тх оба транзистора отпираются, дифференциальное напряжение становится равным около 2,5 В, шина переходит в состояние доминирующего уровня.

Наличие цепи с.мещаюпхего напряжения гарантирует смену полярностей сиг-наюв на входах компаратора К при переходе шины от одного состояния к другому.

7.4. Подуровень PLS

На подуровне PLS реализуются двоичное кодирование и синхронизация, определяется время передачи бита.

► Протокол CAN использует двоичное кодирование (NRZ-код), то есть во время передачи бита не может быть никаких переключений уровня, которые могли бы использоваться д.ля синхронизации (рис 6.26). Это предъявляет высокие требования к стабильности частоты генераторов (используются кварцевые). Прихо-

определяются дифференциальным напряжением .между проводниками шины, называемыми CAN H и CAN L (рис. 7.3). Величина дифференциатыюго напряжения для состояния доминирующего уровня составляет 1,5...3 В, для состояния недоминирующего уровня--0,5...+0,05 В.

Характеристики шинных драйверов задаются стандартом ISO 11898, где указаны все электрические спецификации. Например, .максиматьное число подк.лючае-мых к шине узлов не должно превышать 30.

На рис. 7.4 схематично показано подключение линейного драйвера к скоростной шине.