CAN-BUS Fiziksel Katmanlar

CAN veri yolu, Sıfıra Dönüşsüz bit doldurma (NRZ) kullanır. İki farklı sinyal durumu vardır: baskın (mantıksal olarak 0) ve çekinik (mantıksal olarak 1). Bunlar, kullanılan fiziksel katmana bağlı olan belirli elektriksel seviyelere karşılık gelir (birkaç tane vardır.). Modüller veri yoluna kablolu bir şekilde bağlanır: eğer sadece bir düğüm veri yolunu baskın duruma geçiriyorsa, çekinik durumu ileten düğümlerin sayısına bakılmaksızın tüm veri yolu bu durumdadır.

Farklı Fiziksel Katmanlar

Fiziksel katman, veri yolu üzerindeki elektrik seviyelerini ve sinyalleşme şemasını, kablo empedansını ve benzer şeyleri tanımlar.

Birkaç farklı fiziksel katman vardır:

• En yaygın tür CAN standardı, ISO 11898-2 bölümü tarafından tanımlanan türdür ve iki telli dengeli bir sinyalleşme şemasıdır. Bazen “yüksek hızlı CAN” olarak da bilinir.
• Aynı ISO standardının başka bir bölümü olan ISO 11898-3, daha düşük veri yolu hızları için başka bir iki telli dengeli sinyalleşme şeması tanımlar. Hata toleranslıdır, bu nedenle bir veri yolu kablosu kesilse veya toprağa veya Vbat’a kısa devre yapsa bile sinyalleşme devam edebilir. Bazen “düşük hızlı CAN” olarak da bilinir.
• SAE J2411 tek telli (artı tabii ki toprak) bir fiziksel katman tanımlar. Özellikle otomobillerde kullanılır – örneğin GM-LAN.
• Çeşitli tescilli fiziksel katmanlar mevcuttur.
• RS485’in modifikasyonları CAN sürücülerinin bulunmadığı eski çağlarda kullanılmıştır.
• Bir mesajın ayrıntılarıyla ilgilenenler için bir dizi osiloskop resmini görüntülemek için Bölüm 5’e gidin.

Farklı fiziksel katmanlar kural olarak birlikte çalışamaz. Bazı kombinasyonlar iyi koşullar altında çalışabilir ya da çalışıyor gibi görünebilir. Örneğin, aynı veri yolu üzerinde hem “yüksek hızlı” hem de “düşük hızlı” alıcı-vericilerin kullanılması bazen işe yarayabilir.

Birçok CAN alıcı-verici çipi Philips tarafından üretilmektedir; alternatif satıcılar arasında Bosch, Infineon, Siliconix ve Unitrode bulunmaktadır.

Çok yaygın bir tip, ISO 11898 tarafından tanımlanan fiziksel katmanı uygulayan 82C250 alıcı-vericidir. 82C251 geliştirilmiş bir versiyonudur.

“Düşük hızlı CAN” için yaygın bir alıcı-verici Philips’ten TJA1054’tür.

Maksimum Veri Yolu Hızı

Standarda göre bir CAN veriyolunun maksimum hızı 1 Mbit/saniyedir. Bazı CAN kontrolörleri yine de 1Mbit/s’den daha yüksek hızları idare edebilir ve özel uygulamalar için düşünülebilir.

Düşük hızlı CAN (ISO 11898-3, yukarıya bakın) 125 kbit/s’ye kadar çıkabilir.

Tek telli CAN, standart modunda yaklaşık 50 kbit/s’ye kadar çıkabilir ve örneğin ECU programlamada kullanılan özel bir yüksek hızlı mod kullanarak yaklaşık 100 kbit/s’ye kadar çıkabilir.

Minimum Veri Yolu Hızı

Bazı veri yolu alıcı-vericilerinin belirli bir bit hızının altına inmenize izin vermeyeceğini unutmayın. Örneğin, 82C250 veya 82C251 kullanarak sorunsuz bir şekilde 10 kbit/s’ye kadar inebilirsiniz, ancak bunun yerine TJA1050 kullanırsanız yaklaşık 50 kbit/s’nin altına inemezsiniz. Veri sayfasını kontrol edin.

Maksimum Kablo Uzunluğu

1 Mbit/s hızında, maksimum yaklaşık 40 metre (130 ft.) kablo uzunluğu kullanılabilir. Bunun nedeni, tahkim şemasının sinyalin dalga cephesinin bit örneklenmeden önce en uzak düğüme kadar yayılabilmesini ve tekrar geri dönebilmesini gerektirmesidir. Başka bir deyişle, kablo uzunluğu ışık hızıyla sınırlıdır. Işık hızını artırmaya yönelik bir öneri değerlendirilmiş ancak galaksiler arası sonuçları nedeniyle geri çevrilmiştir.

Diğer maksimum kablo uzunlukları şunlardır (bu değerler yaklaşıktır)

• 500 kbit/s’de 100 metre (330 ft)
• 250 kbit/sn’de 200 metre (650 ft)
• 125 kbit/s’de 500 metre (1600 ft)
• 10 kbit/s’de 6 kilometre (20000 ft)

Galvanik izolasyon sağlamak için optokuplörler kullanılırsa, maksimum veri yolu uzunluğu buna göre azaltılır. İpucu: hızlı optokuplörler kullanın ve belirtilen maksimum bit hızına değil, cihaz boyunca gecikmeye bakın.

Veri Yolu Sonlandırma

Bir ISO 11898 CAN veri yolu sonlandırılmalıdır. Bu, veriyolunun her iki ucunda 120 Ohm’luk bir direnç kullanılarak yapılır. Sonlandırma iki amaca hizmet eder:

• Veriyolunun ucundaki sinyal yansımalarını ortadan kaldırmak.
• Veriyolunun doğru DC seviyelerini almasını sağlamak.

Bir ISO 11898 CAN veri yolu, hızı ne olursa olsun her zaman sonlandırılmalıdır. Bunu tekrar edeceğim: ISO 11898 CAN veri yolu, hızına bakılmaksızın her zaman sonlandırılmalıdır. Laboratuvar çalışmaları için sadece bir sonlandırıcı yeterli olabilir. CAN veriyolunuz, üzerine herhangi bir sonlandırıcı koymadığınız halde çalışıyorsa, sadece şanslısınız demektir.

“Düşük hızlı CAN”, tek telli CAN ve diğerleri gibi diğer fiziksel katmanların sonlandırma gerektirebileceğini veya gerektirmeyebileceğini unutmayın. Ancak vanilya yüksek hızlı ISO 11898 CAN veriyolunuz her zaman en az bir sonlandırıcı gerektirecektir.

CANbus sonlandırma hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki notlara bakın.

Kablo

ISO 11898 kablo empedansının nominal olarak 120 Ohm olmasını öngörür, ancak [108..132] Ohm aralığında bir empedansa izin verilir.

Bugün piyasada bu gereksinimi karşılayan çok fazla kablo yoktur. Gelecekte izin verilen empedans aralığının genişletilmesi ihtimali yüksektir.

ISO 11898, blendajlı veya blendajsız bükümlü çift kablo için tanımlanmıştır. Tek telli standart SAE J2411 üzerinde çalışmalar devam etmektedir.

CAN konnektörleri

CAN veri yolu konektörleri için hiçbir standart yoktur! Genellikle, her Yüksek Katman Protokolü(!) bir veya birkaç tercih edilen konektör tipi tanımlar. Yaygın tipler şunları içerir:

• CAN in Automation (CiA) grubu tarafından önerilen 9 pimli DSUB.
• DeviceNet ve SDS tarafından kullanılan 5 pimli Mini-C ve/veya Micro-C.
• CANHUG tarafından mobil hidrolikler için önerilen 6 pinli Deutch konektörü.