CAN總線兩端加終端電阻

1、在RS485組網(wǎng)過程中另一個需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點進(jìn)行采樣時，只要反射信號在開始采樣時衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號的轉(zhuǎn)換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配。一般終端匹配采用終端電阻方法，RS-485應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120。相當(dāng)于電纜特性阻

2、抗的電阻，因為大多數(shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100120。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點，匹配電阻要消耗較大功率，對于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個難點，需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。還有一種采用二極管的匹配方法，這種方案雖未實現(xiàn)真正的“匹配”，但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號，達(dá)到改善信號質(zhì)量的目的，節(jié)能效果顯著?？垢蓴_一般在總線兩端接終端電阻即可，但也有例外，例如有臨時加上的總線診斷設(shè)備，形成支線。在不接終端電阻的情況下，除了EMC性能下降，其他影響也是有的，例如若CAN

3、總線斷開一根，與接終端電阻是不一樣的，沒接的居然還能收，單線通訊？不過EMC大大的下降，一半左右。關(guān)于阻值計算，好像跟收發(fā)器驅(qū)動特性，電纜特性有關(guān)。而總線長度主要取決于位定時參數(shù)，位速率允許情況下，才能達(dá)到一定的總線長度?？偟膩碚f，終端電阻主要用于增強(qiáng)EMC性能，然而EMC性能在汽車級的應(yīng)用中當(dāng)然十分重要，一般在兩端加入120歐姆的電阻即可。本人初學(xué)，拋磚引玉。關(guān)注另外可推薦一本書：現(xiàn)場總線CAN原理與應(yīng)用技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社。上面論述較為詳細(xì)CAN是多主傳輸，為了消除短路現(xiàn)象，其CANH和CANL電平的性質(zhì)是不一樣的，如CANH的兩種邏輯狀態(tài)為高電平和高阻狀態(tài)，CANL的兩種邏輯狀態(tài)

4、為低電平和高阻，高阻狀態(tài)其實電平是不確的，因此在差分傳輸?shù)腃AN總線中，匹配電阻不僅作為匹配用還起降低CANH與CANL回路中阻抗的作用，使CANH和CANL具有確定的電平，所以在調(diào)CAN時，即使線再短也需要加在CANH與CANL之間加一個電阻的原因，此時這個電阻并不起匹配作用?；贑AN總線的RS-232串口設(shè)備遠(yuǎn)程通信工業(yè)設(shè)備通信通常涉及到很多硬件和軟件產(chǎn)品以及用于連通標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)平臺（個人計算機(jī)或工作站）和工業(yè)自動化應(yīng)用設(shè)備的協(xié)議，而且所使用設(shè)備和協(xié)議的種類繁多。因此，大部分自動化應(yīng)用設(shè)備都希望執(zhí)行簡單的串行命令，并希望這些命令同個人計算機(jī)或者附加的串行端口板上的標(biāo)準(zhǔn)串行端口兼容。RS-2

5、32是目前PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。由于RS-232的發(fā)送端與接收端之間有公共信號地，所以它不能使用雙端信號，否則，共模噪聲會耦合到信號系統(tǒng)中。RS-232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其最大距離僅為15m，信號傳輸速率最高為20kbit/s。CAN,全稱為ControllerAreaNetwork”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一,一個由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)受到網(wǎng)絡(luò)硬件電氣特性的限制。CAN作為一種多主方式的串行通訊總線，其基本設(shè)計規(guī)范要求高位速率和較高的抗電磁干擾性能，而且要能夠檢測出通訊總線上產(chǎn)生的任何

6、錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)10km時，CAN仍可提供高達(dá)50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。表1為CAN總線上任意兩個節(jié)點之間最大傳輸距離與其位速率之間的對應(yīng)關(guān)系。表1CAN總線系統(tǒng)任意兩節(jié)鼎足之勢之間的最大距離位速率/kbps1000500250125100最大距離/m40130270530620位速率/kbps5020105最大距離/m13003300670010000由此可見,無論從實時性、適應(yīng)性、靈活性，還是可靠性上來看,CAN總線都是一種比RS-232更為優(yōu)秀的串行總線。當(dāng)兩臺串口設(shè)備的相距較遠(yuǎn)，不能直接用RS-232把它們連接起來時,就可以把RS-232轉(zhuǎn)換為CAN，通過CAN總線來實現(xiàn)串

7、口設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互連。但是，RS-232和CAN在電平和幀格式上都是很大的不同。具體表現(xiàn)如下：RS-232標(biāo)準(zhǔn)電平采用負(fù)邏輯，規(guī)定+3V+15V之間的任意電平為邏輯“0”電平，-3V-15V之間的任意電平為邏輯“1”電平。而CAN信號則使用差分電壓傳送，兩條信號線稱為“CAN_H”和“CAM_L”，靜態(tài)時均為2.5V左右，此時的狀態(tài)表示為邏輯“T,也可以叫做“隱性”;用CAN_H比CAN_L高表示邏輯“0”,稱為“顯性”。顯性時,通常電壓值為:CAN_H=3.5V,CAN_L=1.5V；RS-232串口的幀格式為：一位起始位，八位數(shù)據(jù)位，一位可編程的第九位（此位為發(fā)送和接收的地址/數(shù)據(jù)位），一位停

8、止位。而CAN的數(shù)據(jù)幀格式為：幀信息+ID+數(shù)據(jù)（可分為標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種格式）。因此，設(shè)計時就需要有一個微控制器來實現(xiàn)電平和幀格式等的轉(zhuǎn)換。2RS-232到CAN轉(zhuǎn)換的硬件設(shè)計在設(shè)計RS-232到CAN的轉(zhuǎn)換裝置時，用單片機(jī)AT89C52作為微處理器；用SJA1000作為CAN微控制器，SJA1000中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可被動局面對通信數(shù)據(jù)的幀處理；AT82C250作為CAN控制器和物理總線之間的接口，用于提供總線的差動發(fā)送能力和CAN控制器的差動接收能力，通過AT82C250的引腳3可選擇三種不同的工作方式（高速、斜率控制和待機(jī)）。其中引腳3接地時為高速方式；高速光

9、隔用6N137實現(xiàn)，其作用是防止串入信號干擾；MAX232用來完成232電平到微控制器接口芯片TTL電平的轉(zhuǎn)換。具體的硬件接口電路參見SJA1000的有關(guān)資源，這里不再多做說明。但有以下幾點需要注意。（1）CAN總線兩端接有一個120Q的電阻，其作用是匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。但實際上只需保證CAN網(wǎng)絡(luò)中“CAN_H”和“CAN_L”之間的跨接電阻為60Q即可。SJA1000的20引腳RX1在不使用時可接地(具體原因見軟件設(shè)計)，配合CDR.6的置位可使總線長度大大增加。引腳TX0、TX1的接法決定了串行輸出的電平。具體關(guān)系可參考輸出控制寄存器OCR的設(shè)置。AT82C250的RS引腳與地間接