什么是CAN总线?
CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN)，是ISO世界规范化的串行通讯协议。在轿车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各式各样的电子控制体系被开发了出来。因为这些体系之间通讯所用的数据类型及对牢靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的状况许多，线束的数量也随之增加。为习惯“减少线束的数量”、“经过多个LAN，进行很多数据的高速通讯”的需求，1986 年德国电气商博世公司开发出面向轿车的CAN 通讯协议。尔后，CAN 经过ISO11898 及ISO11519 进行了规范化，在欧洲已是轿车网络的规范协议。
CAN 的高性能和牢靠性已被认同，并被广泛地运用于工业自动化、船只、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化范畴技术发展的热门之一，被誉为自动化范畴的计算机局域网。它的呈现为分布式控制体系完成各节点之间实时、牢靠的数据通讯供给了强有力的技术支持。
CAN总线抗搅扰需求恪守6条准则
跟着CAN总线在电动轿车、充电桩、电力电子、轨道交通等电磁环境比较恶劣的场合运用越来越多，信号搅扰的问题现已严峻影响到运用者对CAN总线的信赖。终究怎么才干抗搅扰?本文展现了致远电子CAN总线抗搅扰的6条“军规”。
在汽油车时代，CAN总线遇到的搅扰少之又少，即便有一些继电器和电磁阀的脉冲， 也不会有很大影响，略微进行双绞处理，完全能够完成零过错帧。
但是到了电动轿车时代，逆变器、电动机、充电机等大功率设备对CAN的影响足以中止通讯，或许损坏CAN节点，如图1图2所示，便是被逆变器搅扰的CAN波形。
面临搅扰，各个轿车厂、零部件厂，测验确诊设备的厂商都纷繁研讨抗搅扰之“妙招”，以确保CAN安稳运转。本文就以广州致远电子有限公司15年的CAN现场毛病排查经历，介绍抗搅扰6条“军规”。
1.CAN接口增加阻隔与维护
搅扰不光影响信号，更严峻的会导致板子死机或许焚毁，所以接口和电源的阻隔是抗搅扰的第一条“军规”。阻隔的首要意图是：防止地回流焚毁电路板和约束搅扰的起伏，维护控制器不死机。如图3所示，为未阻隔时，两个节点的地电位不一致，导致有回流电流，发生共模信号，CAN的抗共模搅扰才干是-12~7V，超越这个差值则呈现过错，假如共模差超越±36V，焚毁收发器或许电路板。
而增加CTM1051KAT阻隔模块后，如图4和图5所示。隔绝了地回流，约束了搅扰起伏。
增加阻隔后，是否万事大吉了?必定不是，阻隔仅仅阻挠，假如搅扰强度很高，比方到达2KV浪涌，阻隔也会被损坏。所以要想到达更高的防护等级，有必要增加防浪涌电路。如图6所示，为致远电子高速总线规范防浪涌维护电路。
此维护电路可达4KV浪涌而不损坏，不过留意假如要经过2500VDC耐压测验时，需求将GDT和R3撤除，防止高压击穿导致测验不经过。
2. CAN线进步双绞程度
CAN总线为了进步抗搅扰才干，选用CANH和CANL差分传输，到达作用便是遇到搅扰后，能够“同上同下”，最终CANH-CANL的差分值坚持不变。如图7所示。
但是，这种抗搅扰才干，有必要的条件是，CANH和CANL要很严密地靠在一同，不然遭到的搅扰强度就不相同，就会导致差分信号遭到搅扰。所以CANH和CANL要严密地绞在一同，一般双绞线只要33绞/米，而在强搅扰场合，双绞程度要超越55绞/米才干到达较好的抗搅扰作用。别的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，假如选用屏蔽双绞线，CAN_H (或CAN_L) 对屏蔽层的电容小于110 pF/m。能够更好地下降线缆阻抗，然后下降搅扰时颤动电压的起伏。
3. CAN线确保屏蔽作用与正确接地
带屏蔽层的CAN线，能够杰出地抵挡电场的搅扰，等于整个屏蔽层是一个等势体，防止CAN导线遭到搅扰。如图9所示，为一个规范的屏蔽双绞线，CANH和CANL经过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹，如图9所示。需求留意的是和与接插件的衔接，在衔接部分答应有短于25 mm 的电缆不必双绞。
较好的CAN屏蔽线带有2层屏蔽层，称为双层屏蔽线，其间内层的CAN_GND是与CAN收发器的地衔接，外层的Shield是与外壳大地相连。内层能够平衡信号的地电位，按捺共模搅扰，减少过错帧，但强搅扰时收发器损坏率会进步;外层能够泄放电荷到大地，如图10所示。
运用屏蔽线后，在屏蔽层没有杰出接大地前，屏蔽线是不起作用的。所以咱们要挑选一种接地办法。一般来说，屏蔽层单点接地能够防止地回流(不同方位的地电位不同而导致的发生电流)、多点接地能够加速高频搅扰信号的泄放。所以要根据实践状况挑选适宜的接地办法。如图11所示。
在CAN的运用场合，因为间隔一般都较远，所以大部分选用屏蔽层单点接地的准则，在干线上找一点将屏蔽层用导线直接接地，该点应是所受搅扰最小的点，一同该点坐落网络中心邻近。
4. CAN线远离搅扰源
远离搅扰源是最简略的抗搅扰办法，假如CAN线与强电搅扰源远离0.5米，搅扰就根本影响不到了。但是在实践布线中，常常遇到空间太小而不得不好强电混在一同，如图12所示，为某新能源轿车的驱动体系，CAN线与驱动线混在一同，成果导致搅扰很大。只要与CAN并行的驱动线，具有2A/秒的电流改变，就会耦合出强磁场而导致CAN线上呈现搅扰脉冲。所以CAN线有必要要和电流会剧烈改变的线缆远离。比方继电器、电磁阀、逆变器、电机驱动线等。
而处理这个问题，只能尽量确保强电与弱电分隔捆扎，间隔上尽量远离。真实避不开，也要笔直穿插，也不能平行布线。
5. 增加磁环或许共模电感
运用抗搅扰的磁环，意图便是削弱特定频率的搅扰的影响。如图13所示，为增加磁环的作用。CAN差分线缆能够两线一同加，或许单端独自加。
磁环的作用能够大大减少特定频率的搅扰强度，在增加磁环前，需求用CANScope或许示波器FFT快速傅里叶改变功用，测验出最高搅扰的频率，然后向磁环厂家定制对应频率的磁环。如图14所示。为增加磁环前和增加磁环后的FFT的成果。能够看出搅扰强度显着减小。
需求留意的是增加磁环或许共模电感时，不行随意增加，假如习惯频率不对，则会影响正常信号通讯。
6. CAN转为光纤传输
抗搅扰的终极手法便是把CAN转化为光纤传输，光纤是一种无法被电磁搅扰的传输介质。假如前5种抗搅扰手法均无法处理搅扰问题，能够把CAN转化为光纤，完成“无懈可击”。如图15所示。为运用致远电子的CANHub-AF1S1和CANHub-AF2S2组合的光纤骨干网络。
