1寫(xiě)在前面

前面文章是從大方向介紹了CAN網(wǎng)絡(luò)，讓大家對(duì)CAN網(wǎng)絡(luò)有一定的認(rèn)識(shí)。本文將范圍縮小，講述整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)其中的一個(gè)CAN收發(fā)器。如下圖標(biāo)記出來(lái)的部分：

本文結(jié)合眾多初學(xué)者容易產(chǎn)生的疑問(wèn)來(lái)講述CAN收發(fā)器相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，大概有如下幾點(diǎn)：

什么是CAN收發(fā)器？

CAN總線(xiàn)差分信號(hào)

CAN收發(fā)器芯片和485芯片差異

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什么是CAN收發(fā)器？

CAN收發(fā)器在整個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中所處的位置如上圖所示。CAN收發(fā)器就是一塊類(lèi)似232或485的轉(zhuǎn)換芯片，它的主要功能是將CAN控制器的TTL信號(hào)轉(zhuǎn)換成CAN總線(xiàn)的差分信號(hào)。

2.1 什么CAN控制器TTL信號(hào)？

現(xiàn)在的CAN控制器一般都與MCU集成在一起，其發(fā)送和接收TTL信號(hào)就是MCU引腳（高或低）信號(hào)。

以前還有獨(dú)立的CAN控制器，一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)會(huì)包含三塊芯片：MCU芯片、CAN控制器、CAN收發(fā)器?，F(xiàn)在是將前兩者集成在一起了（看文章開(kāi)篇圖片）。

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CAN總線(xiàn)差分信號(hào)

CAN總線(xiàn)信號(hào)從CAN收發(fā)器出來(lái)，為「兩線(xiàn)」「差分」信號(hào)，用隱形代表邏輯1，顯性代表邏輯0。

1.CAN收發(fā)器兩線(xiàn)

芯片引腳CAN_H、CAN_L

2.CAN_H和CAN_L電壓

電壓的大小根據(jù)芯片型號(hào)而定，一般常見(jiàn)的CAN收發(fā)芯片有3.3V和5V兩種芯片。

如上圖，為5V CAN收發(fā)芯片，在邏輯0和邏輯1時(shí)電壓情況：

邏輯0時(shí)：

顯性，CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V；

邏輯1時(shí)：

隱性，CAN_H=2.5V，CAN_L=2.5V；

當(dāng)然，3.3V電壓芯片的總線(xiàn)電壓原理類(lèi)似。而實(shí)際應(yīng)用中，總線(xiàn)電壓并非絕對(duì)的像上面說(shuō)的3.5V、2.5V、1.5V這種電壓，會(huì)受到導(dǎo)線(xiàn)電阻、外界干擾等影響。

3.隱性和顯性

學(xué)過(guò)生物都知道，基因有隱性和顯性。隱性的基因?qū)嶋H存在，但不會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。有顯性的基因就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。

這里CAN總線(xiàn)隱性信號(hào)和顯性信號(hào)道理一樣，當(dāng)總線(xiàn)兩種信號(hào)都有時(shí)，總線(xiàn)表現(xiàn)出來(lái)的就是顯性信號(hào)。

提示：我們這里說(shuō)的顯性和隱性信號(hào)，指的是總線(xiàn)傳輸?shù)腷it位信號(hào)。

所以，CAN總線(xiàn)平時(shí)空閑表現(xiàn)為隱性狀態(tài)。如果想要發(fā)送的信號(hào)為隱性位，那么總線(xiàn)才會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)隱性。否則，只要其它有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送顯性信號(hào)，你這個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送出來(lái)的隱性信號(hào)就無(wú)效。

4.CAN收發(fā)器R引腳

CAN收發(fā)器R引腳就是與CAN控制器接收相連的引腳。如下圖：

R引腳的信號(hào)是表示總線(xiàn)當(dāng)前的信號(hào)，用于控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總線(xiàn)信號(hào)。主要兩個(gè)目的：

A.監(jiān)測(cè)其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送出來(lái)的信號(hào)：別人給它發(fā)送數(shù)據(jù)；

B.監(jiān)測(cè)自身節(jié)點(diǎn)發(fā)送出去的信號(hào)：自己發(fā)送是否失敗。就像上面說(shuō)的，自己發(fā)送一個(gè)隱形信號(hào)，結(jié)果監(jiān)測(cè)出來(lái)是顯性信號(hào)，那就說(shuō)明是別人在發(fā)送數(shù)據(jù)。

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CAN收發(fā)器芯片和485芯片差異

CAN通信和485通信一樣，屬于半雙工。但是，為什么CAN總線(xiàn)相比485通信不管在速度和穩(wěn)定性上都具有明顯優(yōu)勢(shì)呢？

4.1 總線(xiàn)利用率

CAN收發(fā)器工作原理與485具有較大差異。從上面的差分信號(hào)可以看得出來(lái)，兩種芯片同時(shí)存在，只有顯性信號(hào)有效，而不會(huì)影響總線(xiàn)傳輸。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是CAN總線(xiàn)具有自動(dòng)仲裁功能，這樣就提高了總線(xiàn)的利用率。

RS485總線(xiàn)是一種常規(guī)的通信總線(xiàn)，它不能夠做總線(xiàn)的自動(dòng)仲裁，也就是不能夠同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)以避免總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，所以整個(gè)系統(tǒng)的通信效率必然較低，數(shù)據(jù)冗余量較大，對(duì)于速度要求高的應(yīng)用場(chǎng)所不適應(yīng)用RS485總線(xiàn)。

提示：

CAN總線(xiàn)沒(méi)有被發(fā)送出去的隱性信號(hào)，會(huì)由CAN控制器后續(xù)發(fā)送出去。這里牽涉到CAN總線(xiàn)優(yōu)先級(jí)的問(wèn)題，后續(xù)進(jìn)一步講述。

當(dāng)然，CAN相比485具有明顯優(yōu)勢(shì)，主要原因還是在于CAN控制器。

4.2 可以不使用CAN收發(fā)器嗎？

UART可以直接通過(guò)TX連接對(duì)方的RX引腳，利用TTL信號(hào)進(jìn)行通信，那么CAN也可以嗎？

答案：?jiǎn)蜗騻鬏斂梢?，雙向傳輸就不行。

原因很簡(jiǎn)單，上面說(shuō)了，CAN控制器會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)送出去的信號(hào)是否正確。也就是說(shuō)TX要與RX信號(hào)一致才行，否則CAN控制器認(rèn)為你發(fā)送失敗。