can終端電阻的作用

　　CAN，全稱為“Controller Area Network”，即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，一個由CAN總線構(gòu)成的單一網(wǎng)絡(luò)受到網(wǎng)絡(luò)硬件電氣特性的限制。CAN作為一種多主方式的串行通訊總線，其基本設(shè)計規(guī)范要求高位速率和較高的抗電磁干擾性能，而且要能夠檢測出通訊總線上產(chǎn)生的任何錯誤。當(dāng)信號傳輸距離達(dá)10km時，CAN仍可提供高達(dá)50kbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。表1為CAN總線上任意兩個節(jié)點(diǎn)之間最大傳輸距離與其位速率之間的對應(yīng)關(guān)系。

　　CAN總線終端電阻的作用有兩個：

　　一、提高抗干擾能力，確?？偩€快速進(jìn)入隱性狀態(tài)。

　　二、提高信號質(zhì)量。

　　提高抗干擾能力

　　CAN總線有“顯性”和“隱性”兩種狀態(tài)，“顯性”代表“0”，“隱性”代表“1”，由CAN決定。下圖是一個CAN收發(fā)器的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，CANH、CANL連接總線。

　　總線顯性時，收發(fā)器內(nèi)部Q1、Q2導(dǎo)通，CANH、CANL之間壓差；隱性時，Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無源狀態(tài)，壓差為0。

　　總線若無負(fù)載，隱性時電阻阻值很大，外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進(jìn)入顯性（一般的收發(fā)器顯性門限最小電壓僅500mV）。為提升總線隱性時的抗干擾能力，可以增加一個差分負(fù)載電阻，且阻值盡可能小，以杜絕大部分能量的影響。然而，為了避免需要過大的總線才能進(jìn)入顯性，阻值也不能過小。確保快速進(jìn)入隱性狀態(tài)

　　在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會被，而在恢復(fù)到隱性狀態(tài)時，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負(fù)載，電容只能通過收發(fā)器內(nèi)部的差分電阻放電。我們在收發(fā)器的CANH、CANL之間加入一個220PF的電容進(jìn)行模擬試驗(yàn)，位速率為500kbit/s。波形如下圖

　　從上圖可以看出，顯性恢復(fù)到隱性的時間長達(dá)1.44μS，在點(diǎn)較高的情況下勉強(qiáng)能夠通信，若通信速率更高，或寄生電容更大，則很難保證通信正常。

　　為了讓總線寄生電容快速放電，確?？偩€快速進(jìn)入隱性狀態(tài)，需要在CANH、CANL之間放置一個負(fù)載電阻。增加一個60Ω的電阻后，波形如下。從圖中看出，顯性恢復(fù)到隱性的時間縮減到128nS，與顯性建立時間相當(dāng)。

　　提高信號質(zhì)量

　　信號在較高的轉(zhuǎn)換速率情況下，信號邊沿能量遇到不匹配時，會產(chǎn)生信號反射；傳輸線纜橫截面的幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，線纜的特征阻抗會隨之變化，也會造成反射。

　　在總線線纜的末端，阻抗急劇變化導(dǎo)致信號邊沿能量反射，總線信號上會產(chǎn)生，若振鈴幅度過大，就會影響通信質(zhì)量。在線纜末端增加一個與線纜特征阻抗一致的終端電阻，可以將這部分能量吸收，避免振鈴的產(chǎn)生。

　　我們進(jìn)行了一個模擬試驗(yàn)，位速率為1Mbit/s，收發(fā)器CANH、CANL接一根10m左右的雙絞線，收發(fā)器端接120Ω電阻保證隱性轉(zhuǎn)換時間，末端不加負(fù)載。末端信號波形如下圖，信號上升沿出現(xiàn)了振鈴。

　　若雙絞線末端增加一個120Ω的電阻，末端信號波形明顯改善，振鈴消失，如下圖。

　　一般在直線型中，線纜兩端即是發(fā)送端，也是接收端，故線纜兩端需各加一個終端電阻。

　　為什么選120Ω

　　任何一根線纜的特征阻抗都可以通過實(shí)驗(yàn)的方式得出。線纜的一端接，另一端接一個電阻，并通過觀察電阻上的波形。調(diào)整電阻阻值的大小，直到電阻上的信號是一個良好的無振鈴的方波，此時的電阻值可以認(rèn)為與線纜的特征阻抗一致。

　　大部分線纜都是單線的。如果你采用兩根汽車使用的典型線纜，將它們扭制成雙絞線，就可根據(jù)上述方法得到特征阻抗大約為120Ω，這也是CAN標(biāo)準(zhǔn)推薦的終端電阻阻值。

　　注意：

　　（1）CAN總線兩端接有一個120Ω的電阻，其作用是匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠行。但實(shí)際上只需保證CAN網(wǎng)絡(luò)中“CAN_H”和“CAN_L”之間的跨接電阻為60Ω即可。

　?。?）SJA1000的20引腳RX1在不使用時可接地（具體原因見軟件設(shè)計），配合CDR.6的置位可使總線長度大大增加。

　　（3）引腳TX0、TX1的接法決定了串行輸出的電平。具體關(guān)系可參考輸出控制寄存器OCR的設(shè)置。

　?。?）AT82C250的RS引腳與地間接有一個斜率電阻。電阻大小可根據(jù)總線通信速度作適當(dāng)調(diào)整，一般在16kΩ～140kΩ之間。

　?。?）MAX232外圍需要四個電解電容C1、C2、C3、C4，這些電容也是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容，其取值均為1μF/25V，宜選用鉭電容并且位置應(yīng)用量靠近芯片，電源VCC和地之間要接一個0.1μF的去耦電容。