2.5.1 CAN总线物理层设计要求
1.总体要求
物理层需求是基于ISO 11898-2制定的，所有高速子网ECU节点在满足ISO 11898-2的基本要求的同时，需要符合如下物理层需求定义。
2.基本要求
所有连接到CAN总线上的ECU节点都具有一定的容错能力，ECU在发生错误或者系统状态发生改变时，需保证不对总线上其他ECU节点通信产生影响。
（1）中断供电电源 总线上的ECU断开供电电源后，不应该影响其他ECU的通信。
（2）中断与地的连接 总线上的ECU断开与地的连接，不应该影响其他ECU的通信。
（3）电磁干扰 总线上的ECU受到电磁干扰后，不应该影响其他ECU的通信。
（4）ECU处在复位状态 总线上的ECU处在复位状态，不应该破坏网络中的报文。
（5）ECU上电起动状态 总线上的ECU在初始化过程中，不应该破坏网络中的报文。
3.应用层参数定义
总线应符合表2-1规定的特征及以下要求：
1）绞距：33～50twist/m。
2）芯截面积：0.35~0.5mm2。
3）在高压系统发射干扰较低的位置，采用非屏蔽双绞线，高压线缆需与CAN线分开布置。
4）在高压系统发射干扰较高的位置，CAN线与高压线束有长距离并行走线部分，推荐CAN线采用局部屏蔽双绞线。屏蔽层单点接地，单点接地方式推荐为CAN线屏蔽层直接接地。
表2-1 物理介质参数
注：1.20℃测量值。
2.CAN-H与CAN-L之间。
为了避免电缆反射信号干扰，CAN网络的节点应尽量靠近干线。实际应用中应该尽可能使用短支线与总线连接，为避免驻波，节点间距不能相同，线束网络拓扑如图2-22所示，线束长度见表2-2。
图2-22 线束网络拓扑
表2-2 线束长度
注：如果节点支线长度超过0.6m，则该节点需要接支线终端电阻，推荐的终端电阻值为1.3（1±1%）kΩ，同一网段中此类节点数量不能超过4个。
4.供电电源
ECU的供电方式有如下两种：
1）KL15供电。
2）KL30供电，KL15作为控制信号输入。
详细的ECU供电方式定义可参考ECU功能规范。
5.工作电压
在正常工作电压范围内，CAN通信必须确保正常。超出正常工作电压范围后，ECU可以停止CAN通信，但不能造成总线错误。工作电压范围见表2-3。
表2-3 工作电压范围
6.硬件要求
（1）控制器 只有符合CAN2.0协议和ISO 11898要求的CAN控制器才允许被使用，同时CAN控制器必须经过ISO 16845的一致性测试验证。
（2）收发器 在满足ISO 11898-2的基础上，CAN收发器还应满足以下要求：
1）收发器允许采用定制的芯片，ECU供应商需要把选择的收发器的规格书共享给主机厂并得到确认，建议采用容易获得且广泛应用的汽车级芯片。
2）如果节点需要进入睡眠状态，则收发器必须支持低功耗模式。
3）如果节点需要具备从总线唤醒的功能，则收发器也必须支持总线唤醒功能。
4）收发器推荐列表见表2-4。
表2-4 收发器推荐列表
（3）通信接口 通信接口电路如图2-23所示。
CH和CL电容值应小于100pF，CH和CL是可选的，通常被置于CAN线圈和ESD保护电路之间。
（4）终端电阻 对于终端ECU和非终端ECU，其电阻值见表2-5，终端电阻阻值要求满足ISO 11898-2中的相关要求。
图2-23 通信接口电路
表2-5 终端电阻
注：R1和R2阻值相等。
对于提供了Split引脚（用于连接分裂式终端）的CAN收发器，其推荐的终端电阻连接方式如图2-24所示。
图2-24 终端电阻连接方式1
对于未提供Split引脚的CAN收发器，其推荐的终端电阻连接方式如图2-25所示。
图2-25 终端电阻连接方式2
（5）电磁干扰 为提高抗电磁干扰能力，每个参与CAN通信的ECU都需要有共模线圈。建议使用表2-6所列的线圈型号。
表2-6 推荐线圈型号
如图2-26所示，线圈必须预留布局在ECU的印制电路板（PCB）上，两个可选择的0Ω电阻可以预留布局在ECU的PCB上，具体使用哪一个由主机厂根据电磁干扰（EMC）试验结果而定。
图2-26 线圈连接方式
（6）静电释放保护和过压保护 静电释放保护和过压保护器件有助于保护ECU不受静电放电（ESD）的破坏。若控制器能满足表2-7所列的静电保护要求，可以不安装ESD保护器件，但应预留D1和D2（图2-27）的安装位置。
表2-7 静电释放保护推荐值
推荐任一车身模块静电释放保护电压大于或等于16kV。
图2-27 静电释放保护和过压保护电路设计
（7）位时间参数 项目高速子网的位时间参数见表2-8。
表2-8 位时间参数
CAN网络通信位定时参数如图2-28所示。
图2-28 位定时参数
（8）晶振要求 晶振的选择必须满足以下要求：
1）晶振频率必须是CAN网络通信速率的整数倍。
2）时钟频率的来源应为外部晶振，且具有唯一性，其误差在各种条件下（如温度、供电电压、寿命周期内）均必须能够满足CAN网络通信速率的误差要求。
3）采用石英晶振。
（9）总线输出电平 总线输出电平需求定义见表2-9。
表2-9 总线输出电平
对应的总线输出电平如图2-29所示。
共模电压UCM的计算式为
图2-29 总线输出电平
（10）信号斜率 CAN总线斜率计算式为
高速CAN斜率S=|（U90%-U10%）/（t90%-t10%）|
图2-30和表2-10对信号的斜率要求进行了详细的说明。
图2-30 信号斜率
表2-10 信号斜率
注：1.CAN-H和CAN-L斜率的偏差值要小于30%。
2.如果SREZ_DOM_CANH≥SREZ_DOM_CANL,则（SREZ_DOM_CANH-SREZ_DOM_CANL）/SREZ_DOM_CANL。
3.如果SREZ_DOM_CANH < SREZ_DOM_CANL,则（SREZ_DOM_CANL-SREZ_DOM_CANH）/SREZ_DOM_CANH。
（11）PCB指导 为确保EMC具有最佳的性能，在开发PCB时应遵循下列设计原则：
1）信号线CAN-H和CAN-L在PCB上具有相同的长度。
2）信号线CAN-H和CAN-L在PCB上的长度要尽量小，建议不超过10cm。
3）信号线须以最小距离平行布置。
4）信号线不能有90°角，而应该使用两个135°角。
5）对于信号线，不应使用过孔。
6）信号线不可相互交叉。
7）在总线收发器芯片和连接器之间不应该放置其他集成芯片。
8）共模电感须靠近总线收发器放置。
9）终端电阻须靠近总线收发器放置。
10）电容应该靠近插接件放置。
11）钳位二极管须靠近插接件放置。
12）CAN控制器和收发器之间的RxD线、TxD线要短。
13）RxD线、TxD线不可相互交叉。
14）设计PCB时应避免：
①TxD显性钳位（TxD与Vcc之间短路）。
②RxD隐性钳位（RxD与GND之间短路）。
③RxD与TxD短路。