CAN总线布线规范

出处：周立功致远电子 发布于：2015-10-14 | 6343 次阅读

　　摘要：今天的CAN总线已从汽车电子慢慢渗透入工业自动化，医疗，铁路等众多领域。据我们的数据统计，客户在使用CAN总线时约80%的问题均是由总线布局布线不合理导致，今天我们就来扒一扒CAN总线的布局布线规范。
　　所谓磨刀不误砍柴功，合理的总线布局布线等于成功的一半，那么总线布线时如何选取导线?如何选取布线拓扑结构呢?
　　一、 导线选型
　　1、 导线类型
　　CAN总线布线时必须采用双绞线，且需采用特征阻抗约120Ω的双绞线，在通信距离较长或电磁环境恶劣的情况下最好用屏蔽双绞线，这样可以有效抑制电磁干扰，保证可靠的通信。
　　2、 线长与直流电阻
　　当客户的通信距离较长时就不得不考虑线路损耗了，如果使用的线缆太细，导线的直流电阻太大。那么在总线起始端发出的信号在经历漫长的路途之后到达末端的节点时信号将大幅衰减，最终导致通信失败。那么线长和传输线截面积，线长与通信波特率又有什么关系呢?我们总结如下图1所示。
　　CAN总线布线规范
　　图1传输线相关参数推荐值
　　二、布线拓扑结构
　　1、“手牵手”式连接
　　在直线型拓扑中，由于分支存在一定的长度以及分支长度的积累会造成总线上阻抗不连续，继而产生信号反射的现象，所以直线型拓扑中最常用的是手牵手连接方式。如图 2所示，为了保证通信的可靠性，起始端和末端的节点都需要加120Ω的终端电阻，不可只接一端或两端均不接。
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　　图2手牵手连接方式接线图
　　2、T型分支式连接
　　在大多数的工业现场、轨道机车中，由于整体线缆非常多均需要使用接线排，方便后期维护。所以CAN总线上的节点分支不可避免，只能尽量减小分支长度，如图 3。
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　　图3 T型分支结构图
　　这个分支长度在最高波特率1M时最好在0.3m以内，我们可以推断在其他波特率条件下如果分支长度满足小于0.3m,那么总线通信可以稳定运行。
　　在某些场合无法做到这么短的分支怎么办呢?我们可以根据不同的波特率，选择不同的分支长度。如图4可知，随着波特率的增加，分支约束越来越严格，相反如果想增加分支的长度那么波特率必须降低以获得稳定的通信。
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　　图 4 波特率与分支长度的关系
　　3、星型拓扑
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　　图 5 等长星型连接
　　如图 5所示，若采用等长星型拓扑进行接线可以不使用集线器设备，适当调整每个节点的终端电阻即可实现组网。
　　R=N×60Ω
　　N:分支数量
　　R：每个分支的终端电阻
　　注意每个节点必须加终端电阻，不能在星型网络的中心加任何电阻。
　　在现实应用中很多场合无法做到等长星型连接，这个时候我们需要使用CAN集线器来进行分支，如图6所示。
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　　图 6 集线器用于复杂的分支网络
　　使用集线器布线灵活性很大，可以根据需要任意分支，少了很多约束条件。