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CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

CAN总线最远两端一般会各加一个120欧姆的终端电阻,当少一个或者不加的时候,会发生信号反射,引起电平变化,导致数据传输出现错误,所以为了使终点阻抗保持连续,终端电阻一个都不能少。

电信号在电缆中的传播与光相似,光从空气射入水中会发生光的反射和折射,电信号在阻抗不连续或者发生突变时,会发生电信号的反射。反射过程比较复杂,甚至可能发生多次反射,反射的信号可能会混淆在正常信号上,引起电平变化,导致数据传输出现错误。

下面这个图是前几天一个客户发来的测试图,客户反应他们的CAN网络最近出现信号传输不稳定的状况,没找出问题所在,我们一起看一下。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图1 阻抗不匹配

通过波形图来看,CAN差分信号振荡非常明显,诊断是他们系统的终端电阻丢失了,客户最后排查发现有一端的终端电阻虚接,导致阻抗不匹配,所以大家现场安装的时候务必记住终端电阻一个都不能少。

终端电阻的作用:

1. 加快放电,使总线快速进入隐性状态,提高抗干扰能力;2. 消除阻抗不连续和不匹配,提高信号质量。

终端电阻与总线不匹配的灾难现场

了解了终端电阻的作用,那对CAN总线有什么实际影响呢?

终端电阻过小造成信号幅值偏小,信号在采样时无法辨别高低电平,导致整个网络数据混乱,有时可以通讯,但极不稳定,如图2。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图2终端电阻过大造成信号幅值偏大,驱动力过大,信号出现过冲现象,信号下降沿过缓,下降沿时间过长,严重的情况直接导致总线错误,如图3。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图3

在现场遇到以上情况,通过CANScope加上StressZ扩展板并联在被测总线上,首先进行模拟电阻测试,找到与总线阻抗匹配的阻值,然后加在总线末端,信号正常,如图4。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图4

所以最后再次提醒大家CAN总线末端保证终端电阻一个都不能少的同时再检测一下系统的波形,是不是也存在阻抗不匹配的情况了呢,根据实际情况合理调整终端阻值。

那么如何高效的调整终端阻值呢?

致远电子的CANScope分析仪搭配StressZ 板,可以在物理层上进行终端电阻匹配、CAN总线短路断路以及模拟总线长度等多种测试。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图8 CANStress配置界面

RHL 阻值设置完成后,单击开启红色键或者进入菜单点击“模拟干扰”下面的开启。之后返回 CAN 示波器,可通过查看 CAN 总线电平信号状态,判断终端阻值是否匹配。

CAN-bus网络的终端电阻为何重要?

图9 CAN波形界面

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