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（SAE1939-11：1999MOD）国家标准化管理委员会ICSGB/TXXXX.1－XXXX商用车控制系统局域网络（CAN）通信协议第1部分：物理层，250千比特/秒，屏蔽双绞线PhysicalLayer,250Kbits/sec,TwistedShieldedPair（征求意见稿）20xx-xx-xx发布20xx-xx-xx实施2GB/TXXXX.1－XXXX前言GB/T××××《商用车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议》包括10个部分：—第1部分：物理层—屏蔽双绞线(250K比特/秒)—第2部分：物理层—非车载诊断连接器—第3部分：物理层—非屏蔽双绞线(250K比特/秒)—第4部分：数据链路层—第5部分：应用层—车辆—第6部分：应用层—诊断—第7部分：网络管理—第8部分：参数组分配—第9部分：地址和标识分配—第10部分：可疑参数编号（SPN）—第11部分：网络层本部分为GB/T××××的第1部分，对应于SAE1939-11：1999《物理层，250k比特/秒，屏蔽双绞线》，本部分与SAE1939-11的一致性程度为修改采用（技术内容完全等同），主要差异如下：—按1.1规定增加了”前言”、“范围”。—将原文引用的SAE有关标准改为引用我国的相关国标。—进行了编辑性修改。本部分的附录A、B、C、D均为资料性附录。本部分由全国汽车标准化技术委员会提出。本部分由全国汽车标准化技术委员会归口。本部分由负责起草。本部分主要起草人：3GB/T××××.1商用车控制系统局域网络（CAN总线）通信协议第1部分：物理层—屏蔽双绞线(250千比特/秒)1范围本部分规定了CAN总线的物理层—屏蔽双绞线(250千比特/秒)的电气性能参数等。本部分适用于M2、M3及N类车辆，其他车辆可参考。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本适用于本部分。GB/T××××道路车辆-静电放电产生的电骚扰试验方法（IDTISO10605）GB/T17737.1射频电缆第1部分：总规范—总则、定义、要求和试验方法（idtIEC60096-1）ISO6722Roadvehicles--60Vand600Vsingle-corecables--Dimensions,testmethodsandrequirements3物理层一般要求3．1物理层物理层实现网络中电控单元（ECU）的电连接。ECU的数目限制于总线线路的负载承受能力。根据本部分的电气参数定义，在特定网段上ECU的昀大数目定为30。3．2物理介质物理介质为屏蔽双绞线。双绞线特性阻抗为120Ω，电流对称驱动。两条线分别命名为CAN_H和CAN_L。相应ECU的管脚引线也分别用CAN_H和CAN_L来表示。第三条连接屏蔽终端的线用CAN_SHLD表示。3．3差动电压CAN_H和CAN_L相对于每个单独ECU地的电压有VCAN_H和VCAN_L。VCAN_H和VCAN_L间的差动电压由下式计算：Vdiff=VCAN_H—VCAN_L（1）3．4总线电平总线总是处于两种逻辑状态，即隐性和显性的其中之一（见图1）。在隐性状态VCAN_H和VCAN_L固定在一个中值电压电平。在带终端电阻的总线上，Vdiff接近于零。显性状态由大于昀小门限的差动电压表示。显性状态覆盖隐性状态并在显性位中传输。3．5仲裁期间的总线电平在特定的位时间里，总线线路上两个不同的ECU的显性位和隐性位的冲突仲裁结果是显性位。（见图1）图1物理位示意图3．6共模的总线电压范围共模的总线电压范围定义为CAN_H和CAN_L的边界电压值。在连接在总线上的所有ECU正常运行的前提下，CAN_H和CAN_L的电压值由各个ECU对地测得。43．7总线终端在线路的两个末端上，必须接有负载电阻R终结L。RL不得放置在ECU中，以避免其中一个ECU断线，总线将失去终端（见图2）。3．8内部电阻ECU的内部电阻Rin为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的CAN_H（或CAN_L）和ECU地之间的电阻值。（见图3）。3．9差动内部电阻ECU的差动内部电阻Rdiff为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的CAN_H和CAN_L间的电阻值。（见图4）。3．10内部电容ECU的内部电容Cin为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的CAN_H（或CAN_L）和ECU逻辑地之间的电容值。（见图3）。3．11差动内部电容ECU的差动内部电容Cdiff为隐性位状态，ECU和总线线路断开下的CAN_H和CAN_L间的电容值。（见图4）。3．12位时间位时间tB为一比特的持续时间（见图5）。在位时间内执行的总线管理功能（如ECU同步，网络传输延迟补偿和采样点定位）由CAN协议的可编程位计时逻辑集成电路定义。本标准对应于250kbit/s位时间是4μs。CAN协议集成电路供应商通常使用位段名称，它也可能是2个位的段对应一个名称。5图2物理层功能6图3处于隐性状态的ECU内部电容和电阻的图解图4处于隐性状态的ECU差动内部电容和电阻的图解注a.同步段（SYNCSEG）—位时间中的这部分是用来同步总线上的不同ECU。边沿包含在此位段中。b.传播段（PROPSEG）—位时间中的这部分是用来补偿网络中由于总线传播时间和ECU内部延迟时间造成的物理延迟时间。。c.相位缓冲段1（PHASESEG1）和相位缓冲段2（PHASESEG2）—这些相位缓冲段用来补偿边沿的相位误差。它能够由重新同步来加长或缩短。d.采样点—是指读取并解释总线上各位值的一个时间点。它位于相位缓冲段1的尾部。图5位划分3．13内部延迟时间ECU的内部延迟时间tECU定义为相对于协议集成电路的位计时逻辑单元，在传输和接受中全部异步延迟的总和。详见图6。3．13．1同步7包括硬同步和重同步，它们应符合：a)在一个位时间内只允许一个同步。b)只有前采样点（原先总线读数）测得的值与紧跟边沿后总线的读数值不同时，才把边沿用于同步。c)只要是“隐性”到“显性”的边沿，在上述的边沿中使用硬同步。d)遵循规则a和b的所有其他“隐性”到“显性”的边缘可使用重同步。但有例外，如果在同步中只有“隐性”到“显性”的边沿可以使用，在“隐性”到“显性”边沿中带有正相错误导致发送器将不可能进行重同步。3．13．2同步跳转宽度（SJW）同步的结果可能是相位缓冲段1变长而相位缓冲段2缩短。相位缓冲段增长或缩短的数量有一个上限，这个上限由同步跳转宽度给定的。同步跳转宽度不大于相位缓冲段1。注1:输入输出ECU延迟的总和包括ECU相对于位定时逻辑而言，总线断开下测得，ECU关键参数见3.12t_ECU=t_Output+t_Input[_Output、Input：]2:正确的仲裁要满足以下条件：tAECU+tBECU+2*tBusline=tPROP_SEG+(tPHASE_SEG1-tSJW)同步段并不重要，因该段可能在模式间转换的相移位中丢失。tSJW是相位缓冲段1的一部分，用来补偿相错误。它是从可用时间上减去的，因为峰值可能导致tSJW的相移位而失去同步。这意味着关于ECUA同步的先导传输位时序逻辑应当知道在采样点处总线上位n的电平。t_ECU的范围主要取决于位速率，总线长度和可能的位时间长度，如仲裁条件所示。3:集成电路可接受的晶振公差和潜在的失步取决于相位缓冲段1和2。图6—仲裁期间ECUA和B的位定时逻辑关系3．14CAN的位定时要求应保证不同供应商的元件能够组成稳定的网络。若没有任何位计时限制，不同装置则不能正确接受和解释有效信息。在特定网络条件下，特定装置可能可以对网络进行非法访问。另外，这使网络管理（系统诊断）变得异常困难。CAN芯片供应商也推荐特定网络上的所有装置应能用相同的位时间值编程。所有CAN的集成电路将位时间分割为更小的时间量tq。对于大多数，CAN集成电路，1tq=250ns（16MHz时钟）（决定于振荡器频率和波特率预标定）。因此，为了保证网络运行稳定，位时间特定值需要用寄存器确定，以，以使所有节点能够达到传播延迟和时钟误差的昀佳折衷点（不同CAN器件制造商对位段定义会存在差异。）建议被选中的tq允许采样点（见图5）放在某个位时间靠近但不超过7/8处的位置（0.8758×4μs=3.5μs）。这使传播延迟和时钟误差达到昀优。在标准时钟频率下运转的典型控制器集成电路建议采用下列值。对于其他频率，可选择不同的值，以保证采样点尽可能靠近但不超过昀佳时间。16MHz采样点=0.875tbtq=250ns（16tq/bit）tsync=250ns（1tq）TSEG1=3.25μs（13tq）TSEG2=500ns（2tq）20MHz采样点=0.85tbtq=200ns（20tq/bit）tsync=200ns（1tq）TSEG1=3.2μs（16tq）TSEG2=300ns（3tq）SJW=1tq（SJW是TSEG1和TSEG2的一部分）总位时间=TSEG1+TSEG2+Tsync=13+2+1=16tq=4μs（以16MHZ时钟为例）传播段+相位缓冲段1=TSEG1相位缓冲段2=TSEG2同步段=SYNC_SEG位定时寄存器的选择，通常要求所有节点使用晶体振荡器，以保证能够达到表1给定的时钟误差。表1与总线断开的ECU的交流参数参数符号昀小值额定值昀大值单位条件位时间()1tB3.9984.0004.002μs250kbit∕s内部延迟时间()2tECU0.00.9μs内部电容值()3Cin050100pF250kbit/s，CAN—H和CAN—L相对于地差动内部电容()3Coff02550pF可用时间()4tavail2.5μs40米的总线长度信号上升、下降时间tR,tF200500ns从信号的10％到90％处测得注：1．包括其原始状态及其随温度、时效等变化的值。2．对于一个从隐性转为显性的Vdiff=1.0伏以及从显性转为隐性的Vdiff=0.5伏的电压差，应保证tECU的值。从注1的例子的位计时来看，若有300ns的预留，一个CAN接口延迟500ns是可能的（控制器不包括在内）。允许有一个较缓的斜率（图A1和A2中的R3和R4）以及输入滤波（图A1和A2中的R5、R6、C1、C2）。基于EMC的考虑推荐使用该特征。昀小内部延迟时间可能为0。昀大允许值是由位计时和总线延迟时间决定的。3．除了内部电容之外，总线线路也应有一个尽可能低的电感。Cin和Coff的昀小值可能为0，昀大的允许值由位定时和网络布局参数L和D（参见表8）决定。如果在每个单个的ECU中，产生的电缆共振波没有抑制显性电平差低于Vdiff=1伏的且没有增大隐性电平差高于Vdiff=0.5伏的（参见表3和4），就保证了正确的功能性。昀小内部延迟时间可能为0。昀大允许值是由位计时和总线延迟时间决定的。4．可用时间是由集成电路协议的位计时单位产生的。例如，在大多数集成电路控制器中的时间符合TSEG1。由于不同步的原因，它可能会丢失SJW的长度。因此有一个不同步的可用时间（tavail）为9TSEG1-SJW毫秒。一个250ns的tq时间，且SJW=1tq，TSEG1=13tq，TSEG2=2tq使得tavail＝3.00ns。5．为了保证该参数并联的加在ECU上的CAN_H和CAN_L间的负载应为60Ω，电容200pF。4功能性描述如图2所示，总线的线路在每个末端以负载电阻RL结束。这些终端电阻抑制了信号在总线内部的反射。如果总线上所有ECU的总线发送器都处于关闭状态，那么总线就处于隐性状态。在这种情况下，总线平均电压由总线上所有ECU中的无源偏置电路产生，图2提供实现这个接收操作参考的电阻网络。如果至少有一个单元的总线驱动电路是接通的，就有一个显性位发送给总线。这个显性位通过总线终端电阻而在两条线（CAN_H和CAN_L）之间产生差动电压。显性和隐性的