CAN現(xiàn)場(chǎng)處置的“法寶”

近年來(lái)，CAN總線憑借優(yōu)秀的抗干擾能力及通訊仲裁機(jī)制得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，雖然CAN總線技術(shù)資料比較廣泛，但工程師在復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用CAN總線時(shí)難免遇到很多問(wèn)題，比如干擾大、波特率不匹配、通訊距離短等。那么如何解決這些問(wèn)題嗎？CANbridege+是解決此類問(wèn)題的不二利器！CANbridege+是一款性能優(yōu)異的CAN中繼設(shè)備，內(nèi)部采用32位的ARM處理器處理器，系統(tǒng)時(shí)鐘高達(dá)120MHz；數(shù)據(jù)緩沖區(qū)高達(dá)64KB，保證了在高速大流量情況下不丟幀。它主要具備以下功能：干擾隔離、距離延長(zhǎng)、波特率轉(zhuǎn)化、ID過(guò)濾和轉(zhuǎn)化、容錯(cuò)CAN轉(zhuǎn)化功能。

圖1 CANbridge+智能網(wǎng)橋中繼器

1.1 干擾隔離

通訊總不可避免的伴隨著或強(qiáng)或弱的干擾，比如在充電樁及新能源汽車行業(yè)，強(qiáng)電流往往滋生復(fù)雜的電磁環(huán)境，這對(duì)通信有著致命的影響。盡管新能源車中CAN節(jié)點(diǎn)比較少，但就是這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)在通訊時(shí)總是異常不斷，輕者數(shù)據(jù)上傳遲緩，重者導(dǎo)致VCU停機(jī)，如下圖所示。對(duì)于干擾的處理無(wú)非兩種方法，消除干擾源或者隔離干擾。實(shí)際應(yīng)用中消除干擾源很難做到，最簡(jiǎn)單的做法就是使用必要的隔離器。CANbridege+內(nèi)置的CAN收發(fā)模塊采用電源、通信雙隔離方式，有效隔離總線干擾。

圖2 充電時(shí)CAN通信波形

1.2 延長(zhǎng)距離

在工程應(yīng)用中，經(jīng)常遇到需要將遠(yuǎn)端的設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控端。比如樓宇監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)上傳到控制室，控制室將命令下發(fā)到各樓層執(zhí)行單元，這對(duì)CAN的通信距離是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。根據(jù)CAN總線應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)波特率為40kbps最長(zhǎng)通訊距離才1km。如果您在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)CAN總線數(shù)據(jù)無(wú)法上傳或者嚴(yán)重丟幀，那么問(wèn)題極有可能是CAN總線通信距離的限制。針對(duì)這種實(shí)時(shí)性要求不高，通信距離比較遠(yuǎn)的應(yīng)用場(chǎng)合CANbridege+非常適合。在5Kbps的通信速率下通信距離能達(dá)到10Km。

圖3 通信距離超遠(yuǎn)拓展

1.3 波特率轉(zhuǎn)化

在經(jīng)濟(jì)全球化的今天，一個(gè)工程中往往會(huì)用到多種類型的設(shè)備，它們可能來(lái)源不同的公司乃至國(guó)家，執(zhí)行不同的標(biāo)準(zhǔn)。比如下圖，筆記本主站卡通訊波特率為500Kbps，數(shù)采模塊通信波特率100Kbps，而微控制器CAN波特率僅為10Kbps。很顯然，這些設(shè)備不能直接掛載到同一CAN網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)用CANbridege+可實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備的波特率匹配。此外，CANbridege+支持使用寄存器配置波特率，輕松應(yīng)對(duì)特殊設(shè)備（西門子消防設(shè)備波特率40Kbps）。

圖4 多設(shè)備波特率轉(zhuǎn)化

1.4 ID過(guò)濾和轉(zhuǎn)化

CANbridge+智能網(wǎng)橋具有硬件執(zhí)行驗(yàn)收過(guò)濾的能力，這樣能夠最大程度上減小自網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)就是它可以充當(dāng)守門員的角色，按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)則過(guò)濾特定ID、特定數(shù)據(jù)的CAN報(bào)文。它具備擴(kuò)展幀與標(biāo)準(zhǔn)幀、CAN1與CAN2單獨(dú)設(shè)置的能力。支持單ID設(shè)置以及ID范圍濾波設(shè)置，不在使能范圍內(nèi)的ID節(jié)點(diǎn)的報(bào)文將被過(guò)濾掉。

圖5 濾波設(shè)置

ID轉(zhuǎn)化功能使用的是CANbridge+的幀映射功能，單路最大可設(shè)置64條。在某些不方便或者說(shuō)不能夠改變?cè)O(shè)備ID的場(chǎng)合可以使用幀映射功能實(shí)現(xiàn)。除此之外，數(shù)據(jù)部分也可進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如下圖所示，ID為11數(shù)據(jù)為33的CAN幀被轉(zhuǎn)化為ID為22數(shù)據(jù)為44的CAN幀。

圖6 幀映射設(shè)置

1.5 容錯(cuò)CAN轉(zhuǎn)化

高速CAN與容錯(cuò)的CAN的通信電平不同（高速CAN遵循ISO11898，容錯(cuò) CAN遵循ISO11519-2），因此不能直接通信。CANbridge+的CAN2通道支持容錯(cuò)CAN功能，上電時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)并進(jìn)行切換。在使用容錯(cuò)CAN與高速CAN轉(zhuǎn)換時(shí)可同時(shí)啟用過(guò)濾功能。

致遠(yuǎn)電子CAN隔離網(wǎng)橋中繼器集線器系列產(chǎn)品均經(jīng)過(guò)嚴(yán)酷的實(shí)踐驗(yàn)證，穩(wěn)定可靠，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速鐵路、地鐵、煤礦、醫(yī)療、航空航天、樓宇安防、電梯控制等場(chǎng)合，用于延長(zhǎng)距離，改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，隔離干擾。