汽车总线通信网络技术：数字信号识别方法

1.二进制码

在数字逻辑电路中，一般采用二进制码的信号识别方法，二进制码中只有“0”和“1”两个数码。二进制信号只能识别两种状态，如开关断开、开关闭合；供电、未供电及数字信号的高电平、低电平等。

汽车总线通信网络传递的每个信息都是通过连续的二进制编码来表示的，信号值越大，二进制编码表示的信息结构越长，见表1-4。

表1-4　bit信息案例

注意：

在汽车总线通信网络中，通信是按位传输数据的，单位为“bps”或“bit/s”，这里的bit表示“位”，“一位”即表示二进制中的一个“0”或“1”数码。

2.信号电平

为了能够清楚地区分车辆应用中高和低两种电平状态，在数字逻辑电路中，明确规定了每种状态的对应范围：当电平超过波峰电压的70%时，控制模块识别为“1”；当电平低于波峰电压的30%时，控制模块识别为“0”；电平30%至70%之间的范围即禁止范围，用于识别故障。

3.信号识别

在汽车总线通信网络技术中，数据线分为单线和双线两种，单线传递数字信号时采用电压高/低的识别方法（偏压法），双线传递数字信号时采用电平差的识别方法。

1）单线传输信号的识别与计算

（1）单线传输信号识别方法也称为偏压法，即控制模块通过识别电平的高低来判断信息含义。当电平高于某设定值时，认为是“1”；当电平低于某设定值时，认为是“0”。例如，LIN网络单线传输信号的识别方法如图1-19所示。

图1-19　LIN网络单线传输信号的识别方法

（2）单线传输信号计算方法。如图1-20所示，该数字信号的波峰电压为12 V，波谷电压为0 V。当电平超过波峰电压的70%，即8.4 V时，识别为“1”；当电平低于波峰电压的30%，即3.6 V时，识别为“0”。(www.xing528.com)

图1-20　单线传输信号计算方法

（3）信号识别结果。模块通过识别电平高低和时间宽度，可判断这组信号的“1”和“0”组合。如图1-21所示，如果将第一个低电平点作为信号的起始，每40μs是一位数据，则这组信号是一个由“010110…”等数字组成的数字信号。

图1-21　信号识别结果

2）双线传输信号识别与计算

（1）双线传输信号识别方法也称为电平差法，即控制模块通过识别两根数据线的电平差来判断信息含义。如图1-22所示，CAN-H线波形的峰值电压为3.5 V，峰谷电压为2.5 V；CAN-L线波形的峰值电压为2.5 V，峰谷电压为1.5 V。

（2）双线传输信号计算方法。在CAN中，通过计算同一时刻两根数据线的电平差（高电平与低电平相减），来判断数据结果。当电平差大于1.4 V，识别为“0”；当电平差小于0.5 V时，识别为“1”。由此可知，当两根数据线的电压分别为3.5 V和1.5 V时，此时数据为“0”，当两根数据线的电压均为2.5 V时，此时数据为“1”，如图1-23所示。

（3）信号识别结果。如图1-24所示，如果将左侧第一个0作为信号的起始，每隔2μs得到一位数据，则这组信号是一个由“00100000101110001…”等数字组成的数字信号。

图1-22　双线传输信号识别方法

图1-23　信号计算方法

图1-24　信号识别结果