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怎么确保CAN网络中通讯的可靠性和节点数

在CAN-bus电路设计中,理论上收发器支持节点数最多可做到110个,但实际应用中往往达不到这个数量。这里我们谈谈如何通过合理的CAN-bus总线设计,保证CAN网络中的通讯的可靠性和节点数量。 

  在CAN-bus电路规划中,理论上收发器支撑节点数最多可做到110个,但实践运用中往往达不到这个数量。这儿咱们谈谈怎么经过合理的CAN-bus总线规划,保证CAN网络中的通讯的可靠性和节点数量。

  1.影响CAN总线节点数的要素

  影响总线节点数的要素有多种,本文咱们从满意接纳节点的差分电压幅值方面来评论,只要满意了这个前提条件,咱们才干考虑总线的其他要素如寄生电容、寄生电感对信号的影响。

  1)发送节点的CAN接口负载

  为何考虑CAN接口负载?

  CAN接口负载即为CANH、CANL之间的有用电阻值巨细,该电阻会影响发送节点输出的差分电压的幅值,组网后网络中各个节点的负载电阻 RL挨近,如图 1咱们测验了CTM1051M小体积CAN阻隔模块在不同负载下的输出差分电压幅值。

   

  图 1 不同负载下的差分电压

  在负载电阻由45Ω不断增大到66Ω时,节点的输出差分电压也跟着由1.84V增大到2.16V,两者近似线性关系。为了使发送节点的输出差分电压不至于过低,实践组网时负载电阻应在图 1测验的规模内动摇。咱们剖析RL的组成有3个:终端电阻、总线节点的差分输入电阻、总线自身的有用电阻。

  终端电阻:总线两头均需求添加终端电阻,当总线间隔长时,总线有用电阻大,损耗大,能够恰当添加终端电阻值以减小总线有用电阻的损耗,如150Ω~300Ω。

  差分输入电阻:ISO 11898中规则的收发器差分输入电阻规模为10kΩ~100kΩ之间,CTM1051M系列收发器的差分输入电阻为19kΩ~52kΩ,其典型值为30 kΩ,假如咱们以最多节点组网,按典型值考虑,则整个总线的差分输入电阻会到达30 kΩ/110=273Ω,与终端电阻并联时会明显添加节点的负载。

  总线有用电阻:运用较小截面积的双绞线,其有用电阻到达几十欧姆,长间隔通讯,总线对差分信号的影响会很大,如常用的RVS非屏蔽双绞线的电阻从8.0Ω/km到39.0Ω/km不等。严峻时会使接纳点的电平达不到辨认规模。

  差分电压除负载电阻的影响外,还会遭到供电电压的影响,如图 2咱们测验了CTM1051M模块在不同电压,不同负载下的差分电压幅值,能够看到电源电压升高0.5V,差分电压幅值会升高约0.3V。

   

  图 2 不同供电电压下的差分电压

  2)接纳节点的辨认电平

  接纳节点有必定的电平辨认规模,CTM1051M的CAN接口典型参数如表 1所示。节点输入显性电平应大于0.9V。ISO 11898中,总线上的恣意点的最小电平应大于1.2V,组网时咱们应使差分电压大于此值。

   

  表 1 CAN接口典型参数

  2.实践组网剖析

  现在收发器的最大组网节点数为110个,组网时咱们考虑以上的电阻参数,保证总线上的差分电压在合理的规模内即可。

  图 3为CTM1051M引荐的组网拓扑,咱们要考虑总线电阻,终端电阻,发送点,接纳点电压参数。画出其等效电路如图 4所示。

   

  图 3 CTM1051M引荐组网

   

  图 4 CTM1051M组网等效电路

  依据等效电路,咱们能够调整的参数有终端电阻RT、发送节点电压VOUT、总线有用电阻RW。

  图 4中,各节点的RW、RIN难以精确确认,组网时以公式核算较为繁琐,简洁的办法就是丈量总线两头的节点电压。如网络的总线电阻过大时,节点1到节点n总线对信号的损耗会很大,当节点n接纳的差分电压低于1.2V时,需求增大终端电阻。

  在运用浪涌抑制器的场合,比如在图 4的节点1和节点2之间添加SP00S12信号浪涌抑制器,其直流等效电阻为9.5Ω,能够将其等效为总线的有用电阻,当节点1收到的电压过低时可经过减小总线有用电阻,进步节点1处的终端电阻来补偿浪涌抑制器带来的损耗。

  3.总结

  不管总线网络长短,网络两头都需求加终端电阻;

  通讯间隔长时,恰当添加终端电阻值,削减总线电阻对信号的衰减,如150Ω~300Ω;

  有激烈搅扰的场合运用屏蔽双绞线,屏蔽层单点接大地;

  收发器CAN接口输出的差分电平会跟着供电电压的改变而改变,应保证供电电压在手册规则规模内。

  4.新一代高可靠性CAN-bus阻隔收发器模块

  在户外或其他杂乱的工业现场环境,除了要运用CAN总线阻隔收发器进行信号阻隔传输,还需求考虑怎么防止雷击、浪涌、过压等有害信号对信号传输体系的影响。针对这类恶劣的运用环境,致远电子推出新一代高防护等级阻隔CAN收发器CTM1051HP,在一般的阻隔收发器基础上调集了总线保护器的功用,可有用防止雷击、浪涌、过压对CAN总线发生的影响,大大加强总线的可靠性。且CTM1051HP与惯例CAN阻隔收发器比较体积不变,可广泛运用于各类高体积要求或紧凑型产品中,亦可作为现有CAN阻隔收发电路的优化计划。

   

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