CAN總線中可以掛載多少設備節點？

在一個CAN網絡中，總線所能支持的最大節點數是衡量CAN收發器性能的一個重要參數。影響CAN總線節點數量的因素主要包括CAN收發器的物理層和協議層兩個方面。

1

物理層

在物理層方面，總線節點的輸出差分電壓大小決定了CAN總線電平是否能被正常識別，通訊能否正常進行。這個因素主要受總線負載電阻RL的影響，而RL又取決于總線終端匹配電阻以及各節點的總線差分輸入電阻Rdif。

我們可以通過以下方法從物理層角度估算一個CAN網絡的最大節點數。

如下圖所示，展示了掛載n個CAN節點的總線網絡拓撲結構。其中，RT表示終端匹配電阻，Rdif為CAN收發器的總線差分輸入電阻。

通過電路等效的方法，我們可以得到簡化的拓撲圖，以便于分析和理解整個網絡的結構。

如下圖所示，Node1 作為信號發送，Noden 作為信號接收。

從 Node1 端看進去的線路等效電阻為：

將公式化簡可得：

在CAN總線網絡中，終端匹配電阻RT取值為120Ω，差分輸入電阻Rdif取值為20kΩ。RL可支持的負載電阻范圍為45Ω至7000Ω。當RL為45Ω時，n取最大值為112。因此，在此參數條件下的CAN總線網絡中，最多可支持掛載112個CAN節點。

2

協議層

在協議層方面，隨著總線節點數量的增加和總線長度的延長，線路寄生效應逐漸顯著。對于本地節點進行信號自發自收的場景，較大的線路寄生可能導致返回的信號衰減嚴重，從而引發CAN控制器采樣錯誤，進而導致通訊異常。另一方面，在相距較遠的兩個節點間進行通信時，中間節點數量的增多和線路長度的延長會導致信號傳播延時增加。接收端在接收到發送端的CAN信號后需要進行幀內應答（ACK）。若傳播延時過長，可能導致應答不及時，進而造成通訊失敗。

因此，在計算CAN總線的最大掛載節點數時，必須充分考慮線路寄生和傳播延時的影響。具體要求如下：由線路寄生引起的信號衰減不應導致CAN控制器采樣出現偏差，以避免通訊異常；同時，信號在傳輸路徑上的傳播延時必須小于位時間的1/2，以確保接收節點能夠及時應答，從而避免通訊失敗。

參考資料：納芯微CAN收發器節點計算與外圍電路參考設計