CAN總線(xiàn)遠程傳輸可靠性的設計方法和實(shí)現

CAN收發(fā)器SN65HVD251在CANH和CANL輸出引腳間并聯(lián)一個(gè)電阻，作為CAN總線(xiàn)的終端電阻，在本節點(diǎn)作CAN總線(xiàn)終端節點(diǎn)時(shí)，閉合跳線(xiàn)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(fā)器工作的方式。在CANH和CANL上各自串聯(lián)電阻R2、R3限流，再通過(guò)一組上下拉電阻R4、R5，有效抑制反射波干擾，保持總線(xiàn)處于高阻態(tài)時(shí)，接收端收到的始終是“l(fā)”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(lián)一對方向相反的瞬態(tài)二極管Dl、D2，可防雷擊，以及防止其他總線(xiàn)上的瞬變干擾。

3 整體系統設計
依據以上器件組建一個(gè)可靠的CAN總線(xiàn)遠程控制系統網(wǎng)絡(luò )平臺。本系統由一個(gè)主機CAN節點(diǎn)通過(guò)USB接口與上位PC機相連，主節點(diǎn)采用總線(xiàn)方式與下面各個(gè)功能節點(diǎn)連接，如圖3所示，其中主機CAN節點(diǎn)主要用來(lái)發(fā)送遠程控制廣播命令，收集所有節點(diǎn)傳來(lái)的數據，并上傳給上位機軟件進(jìn)行識別分類(lèi)和統計，它實(shí)現了總線(xiàn)偵聽(tīng)、網(wǎng)絡(luò )監控和上位機接口功能。而底層節點(diǎn)則控制系統中的底層設備，發(fā)送包含節點(diǎn)信息的8字節數據CAN總線(xiàn)報文，并偵聽(tīng)主機節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )廣播指令，調整節點(diǎn)功能。
圖3 CAN總線(xiàn)控制系統多機測試平臺

4 實(shí)驗分析
4．1 不同公里數通訊結果分析
將系統總線(xiàn)與模擬的1公里一5公里遠程網(wǎng)絡(luò )相連。為了更好分析CAN總線(xiàn)可靠性，使示波器更好的觀(guān)察報文波形。將示波器CHl兩端與距主節點(diǎn)0公里處相連，CH2兩端與距主節點(diǎn)5公里處相連，如圖4所示。這樣，可以觀(guān)察到相對主機CAN節點(diǎn)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(lái)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(diǎn)發(fā)出的報文，2是位于CH2端底層節點(diǎn)接收到的報文，4是底層節點(diǎn)發(fā)出的數據報文，3是主機CAN節點(diǎn)接收到的數據，稱(chēng)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?jì)蓭瑘笪闹g有時(shí)間間隙，其中一段是主機CAN節點(diǎn)和上位PC機處理數據的時(shí)間，另外一段是底層測量節點(diǎn)處理數據的時(shí)間。
經(jīng)過(guò)觀(guān)察，近端發(fā)送的1報文經(jīng)過(guò)5公里距離到遠端接收到的2報文的幅值發(fā)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(fā)生衰減。分別測試1公里到4公里通訊的波形圖，可以發(fā)現通訊距離越長(cháng)，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(shí)驗，發(fā)現遠程通訊距離的變化會(huì )對報文傳輸速率有影響但很小，將得出的數據制表如表1。