CAN总线标准接口与布线规范

时间: 2024-06-14 07:32:09 |   作者: 技术方案

  总线应用十分广泛,相同的各种总线故障和问题也十分困扰工程师,其实最好的处理方法就是产品前期设计要相对的严谨,今天主要带大家熟悉

  随着CAN总线技术的应用愈发广泛,不仅涉及汽车电子和轨道交通,还包括医疗器械、工业控制、智能家居和机器人网络互联等,当然我们的工程师也被各种奇葩的总线问题困扰,与其后期解决实际问题,不如前期有效规避。

  CAN总线接口已经在CIA出版的标准CIA303_1进行明确规定,熟知接口定义有助于提高自身产品和其它设备兼容性。

  图1普通工业中最常用的9针D-Sub连接器,分和母头,这里值得一提的是引脚6和9在标准中也是定义了功能的,9定义为收发器/光耦合器的正极电源,但在工业领域常常会有所变化,6和9也常用做CAN设备电源电压的输入引脚,但这种技术局限性较大,因为通过引脚运输到的电流非常有限,参考标准CIA303_1。

  图2是Open_5形式的接口定义,如果OPEN_4端子的一般使用1-4pin或2-5pin,如果Open_3端子的一般使用的2-4pin,需根据真实的情况选择。

  图3是M12形式的接口定义,在这里可能没什么特别必须要格外注意的点,还有就是除了5pin的接口还有8pin、9pin、10pin和12pin的接口,具体的定义不在赘述,可参考标准CIA303_1。

  如果你是一个CAN总线的入门小白,下面的总线布线规范,你可能得收藏起来,在你组网布线的时候时不时拿出来看看,相信对你会非常有帮助。

  手牵手布线是最基本的一种方式,必须要格外注意的是在布线的时候电阻和电抗分配必须合理,一般要求在首尾两端各配一个120欧的终端电阻,不可只接单端或不接。

  “T型连接”的布线方式必须要格外注意的是分支的长度,一般波特率在1M的情况下,分支长度建议还是不要超过0.3m,若需要增加分支长度,能够更好的降低通讯速率或者使用(CANbridge+)中继器延长距离,正常的情况分支布线分支距离和波特率的关系

  对于星型拓扑结构来说必须要格外注意的是每个分支的终端电阻的匹配,一般等距离分支终端电阻R=N(分支数)*60即可,如果不等距,应该要依据真实的情况进行匹配,星型组网一般推荐使用(CANHUB-AS4)集线器,可以有明显效果地隔离子网络的干扰,延长通讯距离。

  选好组网的形式之后,那么我们要考虑实际组网后的功能能否满足需求,接下来我就通过一个案例来跟大家简单分享一下;

  上面的案列最简单,中控室一般都会采用电脑控制,但是电脑的接口一般是PCI/CPCI/USB接口居多,需要用相关的接口转换卡引出,接着就是传输距离和传输速率关系,一般遵循【传输距离(km)=(50000/波特率(byte))*0.8】,仅作参考,应视详细情况而定,如果你想要更长的传输距离和传输速率,以下方案可提供参考:

  2)使用CAN转光纤设备(CANHub-AF2S2),光纤抗干扰能力强,传输距离一般是CAN传输距离的2倍;

  现在我们基本上解决组网形式和传输的问题,可能大家忽略了两个问题,一个是传输线缆的选择,到底是用多粗的线缆、是否屏蔽、双绞线.总线组网线缆的选择

  在这里必须得说,同我接触的很多CAN总线的工程师,都会忽略这个电缆选型和终端电阻匹配问题,对于电缆选型很多工程师好像是对线缆的重视程度还不够,一般选择平行线缆带屏蔽的线缆,虽然带屏蔽了,但是CAN_H和CAN_L平行布线并不能很好的抑制共模干扰,导致总线传输总是偶发一些错误帧,导致数据重发,占用总线资源和其它数据传输,造成关键数据传输延迟,对研发工程师造成了极大的困扰,导致项目延迟;

  其次就是终端电阻对总线欧的终端电阻,也应该根据不同长度和电缆的选择合理配。