CAN總線遠程傳輸可靠性的設計方法和實現

由表1可見，1公里處傳輸速率最大，每秒傳輸13．2972I幀，即0．0752秒傳輸一幀數據，所謂一幀實際一次發送，一次接收，對于CAN總線實際是2幀。隨著傳輸距離的增大，傳輸速率稍有減小的趨勢，說明遠程傳輸有一定的網絡時延， 但是在低波特率下影響不大。
4．2 相同公里數不同測試點通訊結果
接下來以通訊5公里距離為例，觀察將CHl兩端連接到0公里處的測試點，CH2兩端連接到1公里、2公里、3公里、4公里、5公里處的測試點，可以看到報文波形幅值發生了相應的變化。經過1公里的衰減，同一組報文幅值降低了約O．2V；2公里距離的通訊會造成同一組報文幅值上發生約0．4V的變化；同理3公里、4公里、5公里傳輸同一組報文分別發生了0．6V、0．8V和lV的幅值衰減。因此可以得出結論：同一組報文每經過l公里距離通訊，報文信號的幅值即發生0．2V的衰減。
4．3 CAN收發器SN65FIVD251工作電壓的影響
在實驗的過程中，觀察到SN65HVD251工作電壓VCC端的大小對于傳輸距離的影響很大，經過大量的實驗，得出1-5公里距離成功通訊的VCC臨界電壓值(精確到O．1V)，所謂臨界電壓值是在確定距離內能正常傳送數據的最小值。如表2所示。

從表中可以得出，保證l公里成功通訊的前提是VCC端電壓大于等于3．6V。VCC端電壓越高，可以通訊的距離越遠，在1-5公里實驗中，每增加1公里，VCC端電壓相應提高了約0．3V。最高VCC不能高過SN65HVD251的最高工作電壓7V。
遠程通訊距離對于報文信號的幅值有比較大的影響，每公里約衰減O．2V；同時CAN收發器SN65HVD251的輸入電壓對于遠程通訊距離有一定的影響，確保在電壓正常范圍內的高電壓輸入可以提高系統的遠程通訊距離。電源電壓每提高0．3V可延長1公里，而增加1公里損耗0．2V，余下的0．1V由驅動芯片內部所消耗了。

5 CAN總線遠程控制網絡的性能總結
CAN總線傳輸距離在驅動芯片工作電壓和傳送波特率確定之后，主要決定如下二個因素：(1) 發送端的應答位的隱性電壓和接收端把隱形變成顯性電平以后又傳送到發送端時的電平差值；(2)發送端發的應答位到接收端被確認后又發回到發送端時該位相位變化。前者電平差值為0．6V，后者不能滯后每位的時間的一半。0．6V電平差比RS485、RS422識別“l”和“0”差值100mv要大很多。這也就是說同樣傳送條件下，RS485比CAN總線傳送距離遠。同樣RS485、RS422因閾值過小，易受干擾。另外CAN總線其他性能優于RS485和RS422，如CRC硬化，可以多主通訊機構，以及多層已硬化的上層協議等。RS485的誤碼率10―7，CAN總線誤碼率可達2×10一ll。因此要提高遠程傳送可靠性可以采取如下方法：
(1)增加驅動芯片的工作電壓。
(2)降低發送的波特率，減少相位滯后的影響。
(3)使用更粗雙絞線，減小通訊導線電阻，從而減少傳送損耗。
(4)用兩個驅動芯片并聯驅動，減少驅動芯片的內阻，提高驅動電流，即減少0．1V內部損耗。
(5)選用分布電容較小的雙絞線，降低分布電容對同步位相位的影響。
總體來說， 本文設計的CAN總線控制系統無論從可靠性，還是從其他性能指標上來分析，都達到了很好的效果。并且在拉西瓦水電站邊坡監測系統中承擔數據采集通訊的任務。