ELF 1技术贴|CAN接口浅析：从原理到对测

引言

在当今智能化、网络化的时代，各种电子设备间的高效通信成为了技术发展的关键。而控制器局域网络（Controller Area Network，简称CAN），作为嵌入式系统中不可或缺的通信协议，正扮演着链接桥梁的重要角色。本文将带各位小伙伴深入了解CAN接口的基本原理。

CAN总线介绍

CAN总线采用广播通信模式，意味着网络中的每一节点都能接收传播于总线上的所有数据报文，并非定向传输至特定节点。这一特性确保了信息的广泛可达性，不过，各节点并非被动接受所有信息。实际上，CAN技术内置的硬件过滤机制使得每个节点能智能化筛选，仅对与其相关的报文作出响应，实现了有效的信息过滤与处理策略。

总线采用不归零制编码结合线与逻辑设计，确保了信号的稳定传输。在此机制下，各个模块经由线与逻辑相连至总线，这意味着当单一节点输出逻辑0时，即使其余节点均发出逻辑1，总线信号也会被强势界定为逻辑0，体现了总线在信号竞争中的独断性。

CAN总线上的电平

CAN2.0A/B标准规定：总线空闲时，CAN_H和CAN_L上的电压为2.5V；

在数据传输时，显性电平（逻辑0）：CAN_H 3.5V CAN_L 1.5V；

隐性电平（逻辑1）：CAN_H 2.5V CAN_L 2.5V；

CAN标准定义四种不同的报文类型（数据帧、远程帧、错误帧、过载帧）。报文使用逐位仲裁智能方案来控制对总线的访问，每条报文都带有优先级标记，在协议中规定ID小则优先级高。CAN总线拓扑图如下图：

ElfBoard开发板 CAN接口硬件电路介绍

ELF 1开发板在其底板上集成了1路CAN接口，而ELF 1S开发板则通过扩展板增设了额外的1路CAN接口，这一接口经由3.81mm间距的绿色端子引出。

当前，ELF 1开发板搭载了TJA1040T型CAN收发器。关于CAN模块原理图如下图所示。考虑到TJA1040T器件的输出端RX输出的是5V电平信号，这可能对核心板的3.3V工作电压环境构成兼容性挑战。为保护核心板，采取了电压匹配措施：通过电阻R51和R54实施分压，将RX信号平滑过渡至3.3V，随后安全送至处理器的CAN1_RX输入端口，从而保障了系统间通讯的稳定。

为了优化外部电路设计，各位小伙伴可以参考以下的TJA1040T芯片功能框图和引脚详解。这些资料将加速大家对TJA1040T芯片特性的理解进程。

TJA1040T芯片功能框图

TJA1040T芯片引脚说明

关于CAN接口的设计建议

（1）核心板最多可支持2路CAN；

（2）设计CAN接口时要注意收发器和核心板之间的电平匹配；

（3）终端电阻可以预留插针通过跳线帽选择使用；

关于CAN接口PCB的设计建议

（1）CAN使用差分布线，预留120Ω端接电阻；

（2）连接端口建议预留地信号；

CAN接口对测

ELF 1S开发板提供两路CAN接口，CAN1 集成于底板之上，而 CAN2 则集成在扩展板上。为了实现双向 CAN 测试，需将 CAN1 与 CAN2 两端的信号线对应相连——即高位H线相互接通，低位L线同样相连，以确保两者间的直接通信链路畅通无阻。

开发板启动之后，在命令行输入以下命令，对CAN1配置波特率为125000：

root@ELF1:~# ifconfig can0 down //关闭can1 root@ELF1:~# ip link set can0 up type can bitrate 125000 triple-sampling on //设置can1波特率 flexcan 2090000.can can0:writing ctrl=0x0e312085 IPV6:ADDRCONF(NETDEV_CHANGE):can0:link becomes ready root@ELF1:~# ifconfig can0 up //开启can1

对CAN2配置波特率为125000：

root@ELF1:~# ifconfig can1 down //关闭can2 root@ELF1:~# ip link set can1 up type can bitrate 125000 triple-sampling on //设置can2波特率 flexcan 2094000.can can1:writing ctrl=0x0e312085 IPV6:ADDRCONF(NETDEV_CHANGE):can0:link becomes ready root@ELF1:~# ifconfig can1 up //开启can2

设置CAN2接收数据：

root@ELF1:~# candump can1 & //can2以后台方式接收数据 [1] 686

CAN1发送数据：

root@ELF1:~# cansend can0 123#1234567891234567 //can1发送数据 root@ELF1:~# can1 123 [8] 12 34 56 78 91 23 45 67 //can2接收到数据

CAN2接收到CAN1发送的数据。

至此就完成了对CAN接口的介绍，期待这篇文章能让各位小伙伴对CAN接口有一个全面而深入的理解，推进各位嵌入式爱好者在学习的道路上不断前进。