电路设计

关于CAN总线的布线

2019-07-14 07:48发布

站内文章 / 电路设计
17404 0 1071

                          关于CAN总线的布线

目录 关于CAN总线的布线.... 1 一、干扰场景及抗干扰措施.... 1 场景-1：.... 1 场景-2：.... 2 二、关于信号层接地.... 4 信号地（CAN-GND）正确的接法：... 4 三、CAN总线布线形式.... 5 1、“手牵手”式连接.... 5 2、“T”型连接.... 5 四、接线端子.... 6 1、DB_9端子.... 6 2、OPEN_5端子... 6 3、M12端子.... 7 综上所述.... 7 硬件采购.... 7 参考资料：.... 7  为方便阅读，可见菜单栏中的 视图—导航窗格， 即可在左侧见到类似目录的东西
 

一、干扰场景及抗干扰措施

场景-1：

地回流与电源干扰，接口部位的干扰              具体表现为：如图1所示，为未隔离时，两个节点的地电位不一致，导致有回流电流，产生共模信号，CAN的抗共模干扰能力是-12~7V，超过这个差值则出现错误，如果共模差超过±36V，烧毁收发器或者电路板。 图1 未隔离时的地回流

措施：

增加隔离模块 如 CTM1051KAT，增加防浪涌电路隔离地回流 

场景-2：

传输过程中的干扰，传输线受到电磁干扰解决办法：CAN总线为了提高抗干扰能力，采用CANH和CANL差分传输，达到效果就是遇到干扰后，可以“同上同下”，最后CANH-CANL的差分值保持不变。如图7所示。CANH和CANL要很紧密地靠在一起，否则受到的干扰强度就不一样，就会导致差分信号受到干扰。所以CANH和CANL要紧密地绞在一起，通常双绞线只有33绞/米，而在强干扰场合，双绞程度要超过55绞/米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0.35~0.5 mm2 ，CAN_H对CAN_L的线间电容小于75 pF/m，如果采用屏蔽双绞线，CAN_H (或CAN_L) 对屏蔽层的电容小于110 pF/m。 可采用双绞线，机械臂中不存在强电磁干扰，33绞/米 的双绞线可用满足传输过程中的抗干扰需求 

措施：

更甚一筹的 屏蔽线带屏蔽层的CAN线，可以良好地抵御电场的干扰，等于整个屏蔽层是一个等势体，避免CAN导线受到干扰。如图9所示，为一个标准的屏蔽双绞线，CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹，如图9所示。需要注意的是和与接插件的连接，在连接部分允许有短于25 mm 的电缆不用双绞。 图  屏蔽双绞线 较好的CAN屏蔽线带有2层屏蔽层，称为双层屏蔽线，其中内层的CAN_GND是与CAN收发器的地连接，外层的Shield是与外壳大地相连。内层可以平衡信号的地电位，抑制共模干扰，减少错误帧，但强干扰时收发器损坏率会提高；外层可以泄放电荷到大地，如图10所示。 图10 双层屏蔽线使用屏蔽线后，在屏蔽层没有良好接大地前，屏蔽线是不起作用的。所以我们要选择一种接地方式。通常来说，屏蔽层单点接地可以避免地回流（不同位置的地电位不同而导致的产生电流）、多点接地可以加快高频干扰信号的泄放。所以要根据实际情况选择合适的接地方式。如图11所示。图11 屏蔽层接地方法 

二、关于信号层接地

信号地（CAN-GND）正确的接法：

单屏蔽层线缆：如果线缆是单屏蔽层，信号地理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接，起到参考地的作用。但如果缺少信号地线，亦可将所有节点信号地都连接到屏蔽层，但这样屏蔽效果亦差强人意。 图  带有屏蔽层双绞线 图  含信号地线双绞线连接方式  

三、CAN总线布线形式

1、“手牵手”式连接 

手牵手布线是最基本的一种方式，需要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。 

2、“T”型连接

“T型连接”的布线方式需要注意的是分支的长度，一般波特率在1M的情况下，分支长度最好不要超过0.3m,如果需要增加分支长度，可以降低通讯速率或者使用（CANbridge+）中继器延长距离，一般情况分支布线的情况符合图5即可。 

四、接线端子

     1、DB_9端子

一般工业中最常用的9针D-Sub连接器，分公头和母头，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CIA 303_1。 

     2、OPEN_5端子

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，需根据实际情况选择。 

     3、M12端子

图3是M12形式的接口定义，在这里可能没有什么特别需要注意的点，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CIA 303_1。    

综上所述

CAN总线信号的硬件物理屏蔽可从两部入手，板级的物理隔离层、传输过程中的传输线屏蔽       板级的物理隔离层：采用隔离模块       传输过程中的传输线屏蔽：屏蔽线两者都要注意屏蔽部分的共地处理，具体见上文  

硬件采购

无针对CAN总线的传输线，但是针对485 通讯的传输线淘宝可选备选项：       1、https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a220m.1000858.1000725.16.18563e8esbtBHP&id=536112566659&skuId=3198996923619&areaId=440300&user_id=2938617239&cat_id=2&is_b=1&rn=b115d15b62274451e72dc0e9e083eeb5   RVSP2芯国标1对绞双层屏蔽镀锡网485通讯信号电缆线现货含票   大概 3.0 RMb/米   

参考资料：

1、https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650630373&idx=1&sn=8677a632512dbb49b1baddafe14ffaa3&chksm=bec1dce689b655f0359cc28ed258bd5fe7d98683327330242e8caf28331a4467b9abebf49d34&scene=21&st=3B779DC866779C5629E8F329B53189C3D7C2893F7454A0445BF5E0C00F3B9535EE81509CA048E4A9086B8BE2AA9A66D4DE8FF32D9D5CF4D7C38C189DCF9255399A482DAE7B42A1456550539BCCECD42F5350FA602BC2DDE3C0ABFD2DE114F5BDAAB35EE5C4B52EFDBAB2992C6F842F3121C663EA743445142654EF38B9B60A171AC15A379D11D73A5610F19C841E47DE&vid=1688850704339953&version=2.4.14.2349&platform=win#wechat_redirect    致远电子 2、https://mp.weixin.qq.com/s/dt8_0mG3y1sZvxAq61NONg  为什么CAN总线分支在0.3 米内是最可靠的？ 3、标准接口与总线规范：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650630512&idx=1&sn=7098548fc1d512853cdefa9311877c6a&chksm=bec1dd7389b65465dba91db851a35e2a9bb2793e4c36ccff60c74541760d0743ab9c3bc6143c&scene=21#wechat_redirect 4、如何处理好CAN的地 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650633124&idx=1&sn=355d270f8b9d41b8c068434aeb78e942&chksm=bec1c7a789b64eb1172d91aec19868a752c95f7afad0e49abd0dc97817fe502bfccbd0d12284&scene=21#wechat_redirect  

热门文章