怎樣保證CAN網(wǎng)絡(luò)中通訊的可靠性和節(jié)點(diǎn)數(shù)

　在CAN-bus電路設(shè)計(jì)中，理論上收發(fā)器支持節(jié)點(diǎn)數(shù)最多可做到110個(gè)，但實(shí)際應(yīng)用中往往達(dá)不到這個(gè)數(shù)量。這里我們談?wù)勅绾瓮ㄟ^(guò)合理的CAN-bus總線設(shè)計(jì)，保證CAN網(wǎng)絡(luò)中的通訊的可靠性和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。
　　1.影響CAN總線節(jié)點(diǎn)數(shù)的因素
　　影響總線節(jié)點(diǎn)數(shù)的因素有多種，本文我們從滿(mǎn)足接收節(jié)點(diǎn)的差分電壓幅值方面來(lái)討論，只有滿(mǎn)足了這個(gè)前提條件，我們才能考慮總線的其他因素如寄生電容、寄生電感對(duì)信號(hào)的影響。
　　1）發(fā)送節(jié)點(diǎn)的CAN接口負(fù)載
　　為何考慮CAN接口負(fù)載？
　　CAN接口負(fù)載即為CANH、CANL之間的有效電阻值大小，該電阻會(huì)影響發(fā)送節(jié)點(diǎn)輸出的差分電壓的幅值，組網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載電阻 RL接近，如圖 1我們測(cè)試了CTM1051M小體積CAN隔離模塊在不同負(fù)載下的輸出差分電壓幅值。
　　
　　圖 1 不同負(fù)載下的差分電壓
　　在負(fù)載電阻由45Ω不斷增大到66Ω時(shí)，節(jié)點(diǎn)的輸出差分電壓也隨著由1.84V增大到2.16V，兩者近似線性關(guān)系。為了使發(fā)送節(jié)點(diǎn)的輸出差分電壓不至于過(guò)低，實(shí)際組網(wǎng)時(shí)負(fù)載電阻應(yīng)在圖 1測(cè)試的范圍內(nèi)波動(dòng)。我們分析RL的組成有3個(gè)：終端電阻、總線節(jié)點(diǎn)的差分輸入電阻、總線本身的有效電阻。
　　終端電阻：總線兩端均需要增加終端電阻，當(dāng)總線距離長(zhǎng)時(shí)，總線有效電阻大，損耗大，可以適當(dāng)增加終端電阻值以減小總線有效電阻的損耗，如150Ω~300Ω。
　　差分輸入電阻：ISO 11898中規(guī)定的收發(fā)器差分輸入電阻范圍為10kΩ~100kΩ之間，CTM1051M系列收發(fā)器的差分輸入電阻為19kΩ~52kΩ，其典型值為30 kΩ，如果我們以最多節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)，按典型值考慮，則整個(gè)總線的差分輸入電阻會(huì)達(dá)到30 kΩ/110=273Ω，與終端電阻并聯(lián)時(shí)會(huì)顯著增加節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。
　　總線有效電阻：使用較小截面積的雙絞線，其有效電阻達(dá)到幾十歐姆，長(zhǎng)距離通信，總線對(duì)差分信號(hào)的影響會(huì)很大，如常用的RVS非屏蔽雙絞線的電阻從8.0Ω/km到39.0Ω/km不等。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使接收點(diǎn)的電平達(dá)不到識(shí)別范圍。
　　差分電壓除負(fù)載電阻的影響外，還會(huì)受到供電電壓的影響，如圖 2我們測(cè)試了CTM1051M模塊在不同電壓，不同負(fù)載下的差分電壓幅值，可以看到電源電壓升高0.5V，差分電壓幅值會(huì)升高約0.3V。
　　
　　圖 2 不同供電電壓下的差分電壓
　　2）接收節(jié)點(diǎn)的識(shí)別電平
　　接收節(jié)點(diǎn)有一定的電平識(shí)別范圍，CTM1051M的CAN接口典型參數(shù)如表 1所示。節(jié)點(diǎn)輸入顯性電平應(yīng)大于0.9V。ISO 11898中，總線上的任意點(diǎn)的最小電平應(yīng)大于1.2V，組網(wǎng)時(shí)我們應(yīng)使差分電壓大于此值。