7.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>

CAN使用差分信號，需要一對信號線，推薦使用雙絞線，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D7-1所示。使用差分信號可以抑制共模干擾、能夠增加系統(tǒng)可靠性，允許使用更高的速率。

高速ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了CAN傳輸最高速率為1Mbps，在這個速率下，傳輸距離最長40米（掛接30個節(jié)點(diǎn)，CAN信號不隔離）。推薦節(jié)點(diǎn)分支長度最大為0.3米、推薦使用帶屏蔽或不帶屏蔽的雙絞線，線纜特性阻抗為120歐姆。

圖7-1：CAN總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

8. 終端匹配

終端匹配電阻大小等于傳輸電纜特性阻抗，傳輸電纜特性阻抗由電纜供應(yīng)商提供，一般近似為Z=√(L/C)。其中L為電纜單位長度感抗，C為電纜單位長度電容。

由于CAN收發(fā)器結(jié)構(gòu)，從隱性變成顯性由晶體管驅(qū)動，所以都是很陡的，但是從顯性回到隱性，卻需要終端電阻來放電，否則就會由于導(dǎo)線分布電容，緩慢放電，導(dǎo)致位寬錯誤。所以所謂的近距離、低波特率CAN總線不加終端電阻的做法，都是錯誤的。

RS485與CAN總線不同，由于RS485收發(fā)器中一般都內(nèi)置失效保護(hù)電路，在近距離、低波特率下允許不加終端匹配電阻。

9. 電纜與接線
CAN總線采用差分信號傳輸，如果使用帶屏蔽雙絞線，屏蔽層應(yīng)單點(diǎn)接地。

圖9-11列出帶單屏蔽層的CAN電纜剖析與連接線示范。

圖9-1：電纜信號分配、接地和終端匹配

通常電纜截面積越小，其分布電容、分布電感和直流電阻越大。當(dāng)通訊距離較遠(yuǎn)時，電容、電感和直流電阻會引起信號衰減，波形失真和抖動。
一般情況下，電纜供應(yīng)商會提供信號衰減圖表。圖9-2所示的曲線顯示了24-AWG電纜衰減和頻率的關(guān)系。

圖9-2：信號衰減

10. 差分信號電壓幅值

如圖10-1所示，兩條信號線CAN_H和CAN_L靜態(tài)時均為2.5V左右，此時狀態(tài)表示邏輯1，稱作隱性；CAN_H比CAN_L高表示邏輯0，稱為顯性，此時通常CAN_H電壓3.5V、CAN_L電壓1.5V。

圖10-1：CAN電平幅值

CAN標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，CAN總線上的差分電壓>0.9V才能被識別成顯性電平，<0.5V才能被識別成隱性電平，0.5~0.9之間的電平不能確定電平極性。如表10-1所示。

表10-1：差分電壓幅值與電平極性關(guān)系

在實際項目布線時，容易漏加或者多加終端匹配電阻。我們可以通過測量CAN差分電壓幅值來評估是否漏加或多加終端匹配電阻。如果不計導(dǎo)線電阻，終端電阻固定為120歐姆，單節(jié)點(diǎn)CAN總線差分電壓如表10-2所示。

表10-2：終端匹配電阻數(shù)目與差分電壓幅值關(guān)系

11. 電纜截面積與通訊距離

電纜截面積對通訊距離影響很大，特別是遠(yuǎn)距離通訊。遠(yuǎn)距離傳輸線上的分布電容、分布電感和直流參數(shù)會引起信號衰減。很多CAN通訊應(yīng)用都具有距離遠(yuǎn)、波特率低的特性。比如本公司的KTC161通訊控制系統(tǒng)使用10kpbs，傳輸距離要不小于3km。這種情況下，傳輸電纜的直流電阻對傳輸距離影響非常大，因為這個直流電阻會和終端匹配電阻分壓。

如圖11-1所示，1號節(jié)點(diǎn)與2號節(jié)點(diǎn)相隔5km，使用的傳輸電纜直流電阻12.8歐姆/km，終端匹配電阻為124歐姆。1號節(jié)點(diǎn)發(fā)送的波形差分電壓幅值為2V，經(jīng)過5km傳輸電纜到2號節(jié)點(diǎn)時，差分電壓幅值大約為1V，信號衰減了一半！我們在上文第10節(jié)中提到過：CAN總線上的差分電壓>0.9V才能被識別成顯性電平，現(xiàn)在2號節(jié)點(diǎn)只有1V差分電壓，其可靠性已經(jīng)變的較低。

為了保證可靠的數(shù)據(jù)通訊，一個有用的經(jīng)驗法則是：最末端節(jié)點(diǎn)差分電壓幅值不小于1.2V。