USB和CAN都是用差分信号来传输数据,为什么CAN的传输距离能比USB远那么多?

USB和CAN的区别

今天在看USB项目设计实例的时候,突然想到一个问题,从而引发了一些思考。经过思考加上查阅资料,写出了这一篇文章作为记录。

问题

​ USB和CAN都是用两条线作为差分线以差分信号进行数据传输。总所周知,差分信号有着很强的抗干扰能力。那为什么USB的一般传输距离是5米,最大是10米(USB2.0低俗模式下)。而CAN的一般传输距离为几百米甚至是1KM以上。

区别

  • 供电:
    • USB不仅可以传输数据,主设备还可以向从设备提供5V的电源。
    • CAN只能传输数据
  • 传输速率:
    • USB2.0的传输速率最高可达480Mbps,USB3.0的传输速率更是能到5Gbps。
    • CAN协议的传输速率相对而言较低,取决于CAN配置的波特率,一般的传输速率在1Mbps
  • 拓扑结构:
    • USB采用星型拓扑结构(一主多从模式)
    • CAN采用总线模式,并通过终端电阻减少反射,从而保证信号能在更长的距离
  • 协议设计(GPT补充,我也认同)
    • USB:在建立连接之后,就直接传输数据,没有报文规范和冗余校验机制,也没有重发机制
    • CAN:往总线中发送信号,其中CAN报文有15位的RCR校验码,可以更好的检测在数据传输中发生干扰导致的数据失真,并且根据重发机制进行重发。

答案

  1. 传输速率:CAN的传输速率相对更低,更低的传输速率代表了电平信号的持续时间更长,能够有效的增强数据的可靠性。
  2. 拓扑结构:CAN在总线的两端分别接入了一个120Ω的终端电阻,这个终端电阻能够减少信号的反射,提高信号的完整性
  3. 协议设计:CAN有着很好的错误检测机制和重发机制(CRC校验,界定符校验,手动或自动重发)。

以上三点使得CAN在传输距离上比USB 更有优势,如文章中有错误的地方,欢迎批评指正。大家有新的想法,请在评论区留下你大胆的想法。