CAN收發(fā)器的應用電路

這次的主要任務是把CAN通信的電路從頭到尾過一遍，然后再結合實際中的產(chǎn)品應用情況總結一下。

不僅是BMS上，絕大部分ECU都會具備CAN通信功能，它太常見了，常見得很容易讓人忽略它。CAN（Controller Area Network 控制器局域網(wǎng)）是二十世紀八十年代初德國Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多ECU之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行通信協(xié)議

我們比較熟知關于CAN的標準為ISO 11898，更進一步地描述是參照ISO/OSI基本模型，ISO 11898標準定義了CAN通信的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層，這里我們主要討論的是物理層，下圖很生動地描述了上述的層次關系，建議大家仔細看一下。

說到了ISO 11898，再順便展開一下，這個標準經(jīng)過目前修訂后，只包括了以下四個部分：其中第二部分與第三部分介紹的是高速CAN與低速CAN（125k bit/s以下），我們大部分工作中遇到的場景是高速CAN，本文的對象也是高速CAN。新標準在第二部分中加入了CANFD的內(nèi)容。

物理層是整個CAN通信的基礎，為節(jié)點之間提供數(shù)據(jù)通信的媒介和互聯(lián)的設備，實際BMS硬件電路上搭建的就是這個部分，如下圖所示，描述了整個物理連接的媒介與設備。

很多單片機內(nèi)部都集成了CAN控制器模塊，拿比較常用的S32K14X系列單片機來舉例，內(nèi)部的CAN控制器功能框圖如下，它將單片機的CPU想要發(fā)送的信息，轉換成符合CAN標準的幀報文，再通過CAN收發(fā)器發(fā)送到總線上面。

CAN收發(fā)器將二進制的數(shù)據(jù)流（RX/TX）轉換成了差分信號（CANH/CANL），CAN收發(fā)器電路是本文主要想討論的地方；之前有分析過很多BMS的競品，它們使用的CAN收發(fā)器大部分是來自NXP的TJA1051，內(nèi)部框圖如下所示。

CAN收發(fā)器的一般應用電路如下圖，一般情況下收發(fā)器是沒有SPLIT引腳的；下圖中也標識了各個器件的作用，注意這些器件并不是一定要布置的。共模電感作用是為共模干擾信號提供高阻抗路徑，而為差分信號提供低阻抗通路；一般為了避免漏感以及寄生電容引起的振蕩問題，要求共模電感的漏感在500nH以下，并要將共模電感靠近收發(fā)器放置；大部分的BMS上CAN電路中都會有這個共模電感。

電容CH與CL是用來對端口進行濾波的，注意這兩個電容的容值不能太大，避免造成通信故障，典型推薦值為小于100pF@500k bit/s；PCB推薦布局放置在共模電感與ESD保護二極管之間。電阻RT/2就是CAN通信的終端匹配電阻，標準要求阻值為120Ω，等于傳輸線的特征阻抗，這樣每一個RT/2為60Ω；匹配電阻是為了減小高速CAN信號在線上的反射。電容CG與電阻RT/2組成了低通濾波器，電容的推薦值為4.7nF~47nF；這種用法已經(jīng)在大量的實踐中得到證明，可以有效地降低干擾。

順便再提一句，在ISO 11898-2_2003中給出了終端電阻的取值范圍，而且還給出了功率的大小（220mW MIN）；但在2016年的新版標準中我還沒找到，不知道為什么。

總結：本文概括性地把CAN通信過了一遍，主要介紹了CAN收發(fā)器的應用電路

來源于新能源BMS ，作者胡搖扇