CAN總線上為什么要加終端電阻呢？

CAN總線的特點(diǎn)

CAN屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

終端電阻的作用

提高信號(hào)質(zhì)量

提高抗干擾能力，確?？偩€快速進(jìn)入隱性狀態(tài)

基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)

電纜的阻抗

在具有電阻、電感和電容的電路里，對(duì)電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗的單位是歐姆。Z= R+j( ωL–1/（ωC）)

說(shuō)明

負(fù)載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類(lèi)型的復(fù)物，復(fù)合后統(tǒng)稱(chēng)“阻抗”，寫(xiě)成數(shù)學(xué)公式即是：阻抗Z= R+j(ωL–1/（ωC）)。其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。

（1）如果(ωL–1/ωC) > 0，稱(chēng)為“感性負(fù)載”；

（2）反之，如果(ωL–1/ωC) < 0稱(chēng)為“容性負(fù)載”

阻抗匹配

是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。我們先從直流電壓源驅(qū)動(dòng)一個(gè)負(fù)載入手。由于實(shí)際的電壓源，總是有內(nèi)阻的，我們可以把一個(gè)實(shí)際電壓源，等效成一個(gè)理想的電壓源跟一個(gè)電阻r串聯(lián)的模型。假設(shè)負(fù)載電阻為R，電源電動(dòng)勢(shì)為U，內(nèi)阻為r，那么我們可以計(jì)算出流過(guò)電阻R的電流為：I=U/(R+r)，可以看出，負(fù)載電阻R越小，則輸出電流越大。負(fù)載R上的電壓為：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，負(fù)載電阻R越大，則輸出電壓Uo越高。

低頻電路

在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線的匹配問(wèn)題，只考慮信號(hào)源跟負(fù)載之間的情況，因?yàn)榈皖l信號(hào)的波長(zhǎng)相對(duì)于傳輸線來(lái)說(shuō)很長(zhǎng)，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這么理解：因?yàn)榫€短，即使反射回來(lái)，跟原信號(hào)還是一樣的）。從以上分析我們可以得出結(jié)論：如果我們需要輸出電流大，則選擇小的負(fù)載R；如果我們需要輸出電壓大，則選擇大的負(fù)載R；如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號(hào)源內(nèi)阻匹配的電阻R。有時(shí)阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負(fù)載條件下設(shè)計(jì)的，如果負(fù)載條件改變了，則可能達(dá)不到原來(lái)的性能，這時(shí)我們也會(huì)叫做阻抗失配。

高頻電路

在高頻電路中，我們還必須考慮反射的問(wèn)題。當(dāng)信號(hào)的頻率很高時(shí)，則信號(hào)的波長(zhǎng)就很短，當(dāng)波長(zhǎng)短得跟傳輸線長(zhǎng)度可以比擬時(shí)，反射信號(hào)疊加在原信號(hào)上將會(huì)改變?cè)盘?hào)的形狀。如果傳輸線的特征阻抗跟負(fù)載阻抗不相等（即不匹配）時(shí)，在負(fù)載端就會(huì)產(chǎn)生反射。為什么阻抗不匹配時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射以及特征阻抗的求解方法，牽涉到二階偏微分方程的求解，在這里我們不細(xì)說(shuō)了，有興趣的可參看電磁場(chǎng)與微波方面書(shū)籍中的傳輸線理論。傳輸線的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結(jié)構(gòu)以及材料決定的，而與傳輸線的長(zhǎng)度，以及信號(hào)的幅度、頻率等均無(wú)關(guān)。

高速CAN

對(duì)于高速CAN，必須為一對(duì)信號(hào)線的每根線（CAN_H和CAN_L）都配置終端電阻。這是因?yàn)樵贑AN總線的兩個(gè)方向都有數(shù)據(jù)流。CAN_L是引腳2，CAN_H是引腳7（標(biāo)準(zhǔn)9針D-SUB連接器）。電纜上的終端電阻應(yīng)與電纜的標(biāo)稱(chēng)阻抗相匹配。ISO 11898要求電纜的標(biāo)稱(chēng)阻抗為120歐姆，因此應(yīng)使用120歐姆的終端電阻。如果一根電纜掛載了多個(gè)設(shè)備，則只有電纜兩端的設(shè)備需要配置終端電阻。

低速CAN

對(duì)于低速CAN，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)設(shè)備的每條數(shù)據(jù)線都需要配置一個(gè)終端電阻：為CAN_H配置R（RTH），為CAN_L配置R（RTL）。與高速CAN端接不同，低速CAN要求終端電阻端接在收發(fā)器上而不是在電纜上。每個(gè)電阻的阻值可由幾個(gè)公式計(jì)算得到。

終端電阻的選擇

對(duì)于終端電阻的阻值選擇，需要根據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)景來(lái)決定，對(duì)于低頻電路，終端電阻的選擇不是那么重要，但是一旦進(jìn)入高頻電路，就要根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境（協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及電纜的特征阻抗）來(lái)決定終端電阻的阻值。

由終端電阻導(dǎo)致的CAN出現(xiàn)問(wèn)題的檢測(cè)方法

測(cè)量CAN總線上各節(jié)點(diǎn)的等效電阻

為了避免信號(hào)反射，在 2 個(gè) CAN 總線用戶(hù)上 ，分別連接一個(gè) 120 Ω 的終端電阻。這兩個(gè)終端電阻并聯(lián)，并構(gòu)成一個(gè) 60 Ω 的等效電阻。關(guān)閉供電電壓后可以在數(shù)據(jù)線之間測(cè)量這個(gè)等效電阻。如果電阻阻值相差較大，則有可能是電路的阻抗不匹配，需要更換匹配的電阻。

此外，單個(gè)電阻可以各自分開(kāi)測(cè)量。把一個(gè)便于拆裝的控制單元從總線上脫開(kāi)。然后在插頭上測(cè)量 CAN-Low導(dǎo)線和 CAN-High 導(dǎo)線之間的電阻。