?CAN總線(Controller Area Network)?是一種串行通信協(xié)議，旨在解決現(xiàn)代汽車中眾多電子控制系統(tǒng)之間的通信問題。CAN總線通過減少線束的數(shù)量，使用單一的網(wǎng)絡(luò)總線連接所有外圍器件，實(shí)現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)通信?12。CAN總線的定義和背景，CAN總線，全稱為Controller Area Network，是一種串行通信協(xié)議，主要用于實(shí)時(shí)應(yīng)用。它可以使用雙絞線進(jìn)行信號(hào)傳輸，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一?4。CAN總線最初的設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)是為了減少現(xiàn)代汽車中不斷增加的信號(hào)線，通過一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)總線來解決電子控制裝置之間的通信問題?3。

CAN總線的物理結(jié)構(gòu)和工作原理

CAN總線的物理結(jié)構(gòu)包括微控制器、CAN控制器和CAN收發(fā)器。微控制器負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和控制通信，CAN控制器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議和數(shù)據(jù)幀的生成，而CAN收發(fā)器則將CAN控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在CAN總線上傳輸?shù)碾娦盘?hào)?2。CAN總線使用兩根線(CAN_H和CAN_L)進(jìn)行通信，通過電位差來判斷總線電平，顯性電平為邏輯0，隱性電平為邏輯1?2。

CAN總線的通信特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?多主方式?：網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以在任意時(shí)刻主動(dòng)向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，通信方式靈活?2。?系統(tǒng)柔軟性?：節(jié)點(diǎn)可以自主決定何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，適應(yīng)不同的通信需求和條件?2。?高速傳輸和遠(yuǎn)距離通信?：CAN總線支持較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且可以在較長(zhǎng)的距離上穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)?2。錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)功能?：使用循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)等機(jī)制檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤，并在檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)采取相應(yīng)的措施，如重傳數(shù)據(jù)?2。?故障隔離?：能夠?qū)⒐收瞎?jié)點(diǎn)隔離，防止故障擴(kuò)散到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性?2。

CAN總線在汽車和其他領(lǐng)域的應(yīng)用，CAN總線在汽車行業(yè)中被廣泛應(yīng)用，用于各種電子控制系統(tǒng)之間的通信，取代了昂貴且笨重的配電線束。由于其健壯性和可靠性，CAN總線也被應(yīng)用于其他自動(dòng)化和工業(yè)領(lǐng)域?

一、定位干擾原因

當(dāng)總線有干擾時(shí)，有經(jīng)驗(yàn)的工程師能夠迅速定位，但是對(duì)于新手來說卻很麻煩。造成總線干擾的原因有很多，比如通過電磁輻射耦合到通訊電纜中、屏蔽線接地沒處理好、隔離了通訊沒有隔離電源等。我們可以推導(dǎo)出，現(xiàn)場(chǎng)的干擾不是通過電磁輻射進(jìn)來，整車的網(wǎng)絡(luò)也沒有干擾，基本可以斷定干擾就是電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的CAN通訊沒隔離好。

二、消除延時(shí)誤差的方法

為了減小延時(shí)，增加通訊距離和降低通訊錯(cuò)誤率，我們可以采取以下措施：采用磁隔離的CTM1051方案設(shè)計(jì)接口收發(fā)電路;用較粗的導(dǎo)線代替細(xì)導(dǎo)線，標(biāo)準(zhǔn)為1.5線纜(延遲為5ns/m);使用鍍金或鍍銀的線纜;增加網(wǎng)橋中繼設(shè)備CANBridge延長(zhǎng)通訊距離;采用光纖傳輸，如致遠(yuǎn)電子的CANHUB-AF1S1，同等波特率可延長(zhǎng)1倍通訊距離。

三、信號(hào)地(CAN-GND)

1、信號(hào)地概念

信號(hào)地也稱為隔離地，為使電子設(shè)備工作時(shí)有一個(gè)統(tǒng)一的參考電位，避免有害電磁場(chǎng)的干擾，使設(shè)備穩(wěn)定可靠的工作，設(shè)備中的信號(hào)電路統(tǒng)一參考地，即CAN-GND。

2、信號(hào)地處理

許多實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)者常直接將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的參考地接于本地的大地，作為信號(hào)的返回地，看似正?？煽康淖龇?，卻存在極大的隱患!

信號(hào)地(CAN-GND)正確的接法主要分為兩種：?jiǎn)纹帘螌泳€纜：如果線纜是單屏蔽層，信號(hào)地理想接法是使用專門的信號(hào)線將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地連接，起到參考地的作用。但如果缺少信號(hào)地線，亦可將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地都連接到屏蔽層，但這樣屏蔽效果亦差強(qiáng)人意。雙屏蔽層線纜：當(dāng)使用雙層屏蔽電纜時(shí)，需要將所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地連接到內(nèi)屏蔽層，若使用非屏蔽線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，請(qǐng)保持信號(hào)地管腳懸空處理。所有節(jié)點(diǎn)信號(hào)地接到屏蔽層或者雙屏蔽層的內(nèi)層后，屏蔽層處理方式注意為單點(diǎn)接地，不可多點(diǎn)接地，否則會(huì)在信號(hào)地線上形成地環(huán)流。另外，單點(diǎn)接地時(shí)為了加大供電地和信號(hào)地之間的隔離電阻，阻止共地阻抗電路耦合產(chǎn)生的電磁干擾，注意采用隔離浮地設(shè)計(jì)，通過阻容方式將屏蔽層與外殼隔離。

在實(shí)踐中,有兩種重要的總線分配方法:按時(shí)間表分配和按需要分配。在第一種方法中 ,不管每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否申請(qǐng)總線,都對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)按最大期間分配。由此,總線可被分配給每個(gè)站并且是唯一的站,而不論其是立即進(jìn)行總線存取或在一特定時(shí)間進(jìn)行總線存取。這將保證在總線存取時(shí)有明確的總線分配。在第二種方法中,總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個(gè)站 ,總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配(如:Ethernet CSMA/CD)。因此,當(dāng)多個(gè)站同時(shí)請(qǐng)求總線存取時(shí),總線將終止所有站的請(qǐng)求,這時(shí)將不會(huì)有任何一個(gè)站獲得總線分配。為了分配總線,多于一個(gè)總線存取是必要的。

CAN實(shí)現(xiàn)總線分配的方法,可保證當(dāng)不同的站申請(qǐng)總線存取時(shí),明確地進(jìn)行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁,CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法,確保在不傳送有用消息時(shí)總線不被占用。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下,以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足,所有未解決的傳輸請(qǐng)求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中,如Ethernet,系統(tǒng)往往由于過載而崩潰,而這種情況在CAN中不會(huì)發(fā)生。