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CAN 总线 之 CAN 国际标准 ISO 11898 解读

分类: 文章 • 2024-08-05 11:44:46

  从 1993 第一个版 CAN 国际标准（ISO 11898:1993 和 ISO 11519-2）发布至今，ISO 11898 逐渐被分割整合成了相互独立的 6 个部分。分别以 Part 1 ~ Part 6 来标识。在旧版本（2003年之前）中

  • ISO 11898 是通信速度为 5kbps - 1Mbps 的 CAN 高速通信标准。规范中同时定义了 数据链路层和高速物理层。
  • ISO 11519 是通信速度为 125kbps 以下的 CAN 低速通信标准，也就是容错CAN（LSFT CAN）。提供从5 Kbit/s到125 Kbits/s的波特率。该标准允许在CAN总线连线失败时CAN总线通信得以继续进行。

  从 2003 年开始，ISO 将原先的 ISO 11898 CAN标准的数据链路和高速物理层的标准分离为 ISO 11898-1 和 ISO 11898-2 两部分。后续又发布了其他几个部分！在 2016 年，又再一次进行了整合。下图是各部分的官方命名（来自于 ISO 11898-1-2015 的 Foreword 章节）：
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其中，Part 2、Part 5 和 Part 6 被合并成了一个新的 Part 2，即：ISO 11898-2-2016。 在经过审核和重组的 ISO 11898 系列中，各部分的功能如下：

  • Part 1： defines the data link layer including the logical link control (LLC) sub-layer and the medium access control (MAC) sub-layer, as well as the physical signalling (PHS) sub-layer; 定义数据链路层，包括逻辑链路控制（LLC）子层和媒体访问控制（MAC）子层，以及物理信令（PHS）子层;
  • Part 2： defines the high-speed physical medium attachment (PMA); 高速接入单元
  • Part 3： defines the low-speed fault-tolerant physical medium attachment (PMA); 低速容错接入单元
  • Part 4： defines the time-triggered communication; 时间触发通讯
  • Part 5： defines the power modes of the high-speed physical medium attachment (PMA); 低功耗的高速接入单元
  • Part 6： defines the selective wake-up functionality of the high-speed physical medium attachment (PMA). 选择性唤醒的高速接入单元

下图显示了 ISO 11898 标准，对比 OSI 模型的分布情况
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CAN 总线（ISO 11898-1）最初指定的链路层协议仅包括对物理层的抽象需求。 高速物理层关于电气方面的（电压，电流，数量导体）规定来自于 ISO 11898-2，该协议目前被广泛接受；低速则在 ISO 11898-3 中。但是，物理层关于机械方面的（接头种类和数量、颜色、标签、标准输出）并没有标准文档来正式指定。 因此，汽车的电子控制单元（ECU）通常会有定制的接口和各种线缆组成 CAN 总线。

各部分标准文档在不同年份下还有不同的版本，新版发布后，旧版就会被撤销。下面通过 ISO 官方网站对于各时期标准的发布情况详细说明一下：

  • ISO 11898:1993 和 ISO 11898:1993/Amd 1:1995： 从下图可以看到， ISO 11898:1993 是 CAN 标准的第一个版本，到 2003 年被分成了两部分。随着新版本的发布，这些都已经被 ISO 撤回了。CAN 总线 之 CAN 国际标准 ISO 11898 解读

  • ISO 11898-1-2003 和 ISO 11898-1-2015： ISO 11898-1-2015 是 ISO 11898-1-2003 的最新修订版本， 全名为 ISO 11898-1:2015 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Part 1: Data link layer and physical signalling 指定经典 CAN 帧格式和新引入的CAN FD 帧格式。 经典 CAN 帧格式允许比特率高达1 Mbit/s，有效载荷最高可达每帧 8 字节。 CAN FD 帧格式允许比特率高于 1 Mbit/s，有效载荷超过每帧 8 字节。
      ISO 11898 的这一部分根据 ISO/EC 7498-1 的开放系统互连（OSI）的 ISO 参考模型，以分层的方式描述了CAN 的通用结构。CAN数据链路层根据 ISO/EC 8802-2 和 ISO/EC 8802-3 规定。
    包含以下详细规范：

    • 逻辑链路控制子层
    • 媒体访问控制子层
    • 物理编码子层
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    （1）这部分综合了 Bosch CAN 2.0 规范 和 Bosch CAN FD
    （2）ISO 11898-2 和 ISO 11898-3 共用 ISO 11898-1。也就是 ISO 11898-1 规定的数据链路层是共用的！
    （3）从 2003 开始，ISO 11898-1 不再包含 高速物理层的相关定义，这部分被独立到了ISO 11898-2 中

  • ISO 11898-2-2003 和 ISO 11898-2-2016： ISO 11898-2-2016 是 ISO 11898-2-2003 的最新修订版本，全名为 ISO 11898-2:2016 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Part 2: High-speed medium access unit。 此外，11898-5:2007 和 11898-6:2013 被整合到 11898-2:2016 之中，原有的 11898-5:2007 和 11898-6:2013 被撤回。
    主要是对高速媒体单元的定义。被称为 高速 CAN。指定了controller area network (CAN) 的高速物理媒体附件(HS-PMA)，这包括没有和具有低功耗模式功能以及具有选择性唤醒功能的 HS-PMAs 。依赖于物理媒体的子层不在本文档的范围内。此外，具体内容如下：

    • max output current on CANH/CANL has been defined(Table 4)；已定义CANH / CANL上的最大输出电流（表4）;
    • optional TXD timeout has been defined(Table 7)；已定义可选的TXD超时（表7）;
    • receiver input resistance range has been changed(Table 10);接收器输入电阻范围已经改变（表10）;
    • Bit timing parameters for CAN FD for up to 2 Mbps have been defined (Table 13);已定义CAN FD的位时序参数，最高可达2 Mbps（表13）;
    • Bit timing parameters for CAN FD for up to 5 Mbps have been defined(Table 14);已定义CAN FD的位时序参数，最高可达5 Mbps（表14）;
    • content of ISO 11898-5 and ISO 11898-6 has been integrated to ensure there is one single ISO Standard for all HS-PMA implementations;已经集成了ISO 11898-5和ISO 11898-6的内容，以确保所有HS-PMA实施都有一个ISO标准;
    • selective wake-up(formerly ISO 11898-6)CAN FD tolerance has been defined;选择性唤醒（以前的ISO 11898-6）已定义CAN FD容差;
    • wake-filter timings(formerly in ISO 11898-5)have been changed(Table 20)唤醒滤波器时序（以前在ISO 11898-5中）已经改变（表20）
    • requirements and assumptions about the PMD sublayer have been shifted to Annex A,to clearly focus on the HS-PMA implementation.有关 PMD 子层的要求和假设已转移到附件A，以明确关注 HS-PMA 的实施。
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    这部分不是 Bosch CAN 2.0 规范的一部分
    从 2003 年开始，从 ISO 11898-1 中 独立出来的

  • ISO 11898-3-2006 和 ISO 11898-3:2006/Cor 1:2006： 全名为 ISO 11898-3:2006 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Part 3: Low-speed, fault-tolerant, medium-dependent interface 规定了在配备 CAN 的公路车辆的电子控制单元之间建立数字信息交换的特性，传输速率高于 40 kBit/s 至 125 kBit/s。其取代了最早发布的 ISO 11519-2:1994。ISO 11898-3:2006/Cor 1:2006 为勘误和修改版本。
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    这部分不是 Bosch CAN 2.0 规范的一部分

  • ISO 11898-4-2004： 全名为 ISO 11898-4:2004 Road vehicles – Controller area network (CAN) – Part 4: Time-triggered communication 指定CAN中的时间触发通信。该标准最后一次审查并于2019年确认。因此该版本仍然是最新版本。
    CAN 总线 之 CAN 国际标准 ISO 11898 解读

    这部分不是 Bosch CAN 2.0 规范的一部分

参考

  1. History of CAN technology
  2. CAN bus - Wikipedia
  3. http://home.eeworld.com.cn/my/space-uid-469267-blogid-224148.html
  4. https://www.edaboard.com/showthread.php?217912-Difference-between-CAN1-0-and-CAN-2-0
  5. CAN FD协议介绍

附件

  1. Intel 82526 / Philips 82C200 / Intel 82527 数据手册
  2. Bosch CAN 2.0 和 CAN FD
  3. ISO 11898 集合

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