CAN總線遠程傳輸可靠性的設計方法和實現

CAN收發器SN65HVD251在CANH和CANL輸出引腳間并聯一個電阻，作為CAN總線的終端電阻，在本節點作CAN總線終端節點時，閉合跳線片JPl，使終端電阻工作。終端電阻值R6等于傳輸電纜的特性阻抗，一般取值120Ω在文獻中有詳細的討論，解決了遠近端阻抗不匹配的影響。SN65HVD25l的Rs引腳為斜率電阻輸入引腳，可以改變收發器工作的方式。在CANH和CANL上各自串聯電阻R2、R3限流，再通過一組上下拉電阻R4、R5，有效抑制反射波干擾，保持總線處于高阻態時，接收端收到的始終是“l”電平，這樣拉高信號的幅度，減少誤碼率。另外在CANH年NCANL之間并聯一對方向相反的瞬態二極管Dl、D2，可防雷擊，以及防止其他總線上的瞬變干擾。

3 整體系統設計
依據以上器件組建一個可靠的CAN總線遠程控制系統網絡平臺。本系統由一個主機CAN節點通過USB接口與上位PC機相連，主節點采用總線方式與下面各個功能節點連接，如圖3所示，其中主機CAN節點主要用來發送遠程控制廣播命令，收集所有節點傳來的數據，并上傳給上位機軟件進行識別分類和統計，它實現了總線偵聽、網絡監控和上位機接口功能。而底層節點則控制系統中的底層設備，發送包含節點信息的8字節數據CAN總線報文，并偵聽主機節點的網絡廣播指令，調整節點功能。
圖3 CAN總線控制系統多機測試平臺

4 實驗分析
4．1 不同公里數通訊結果分析
將系統總線與模擬的1公里一5公里遠程網絡相連。為了更好分析CAN總線可靠性，使示波器更好的觀察報文波形。將示波器CHl兩端與距主節點0公里處相連，CH2兩端與距主節點5公里處相連，如圖4所示。這樣，可以觀察到相對主機CAN節點5公里通訊的近端(CHl)和遠端(CH2)的通訊報文波形。

CHl測試出來的波形位于上端，CH2測試的波形位于下端。CHl端標識為1的一段波形是主節點發出的報文，2是位于CH2端底層節點接收到的報文，4是底層節點發出的數據報文，3是主機CAN節點接收到的數據，稱1和2、3和4為一組報文。每幀數據的最后一位是應答位。每兩幀報文之間有時間間隙，其中一段是主機CAN節點和上位PC機處理數據的時間，另外一段是底層測量節點處理數據的時間。
經過觀察，近端發送的1報文經過5公里距離到遠端接收到的2報文的幅值發生了衰減；同樣近端收到的3報文也在遠端4報文的幅值基礎上發生衰減。分別測試1公里到4公里通訊的波形圖，可以發現通訊距離越長，幅值衰減得越多。
在其他條件不變的情況下，分別對1公里一5公里做實驗，發現遠程通訊距離的變化會對報文傳輸速率有影響但很小，將得出的數據制表如表1。