CAN總線(xiàn)的拓撲如何設計最安全?
一、直線(xiàn)型拓撲
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201906/401988.htm圖1 直線(xiàn)型拓撲
直線(xiàn)型拓撲也叫總線(xiàn)型拓撲,如圖1所示,所有的節點(diǎn)都接到同一總線(xiàn)上,總線(xiàn)上任意節點(diǎn)發(fā)送信息,其他節點(diǎn)都能正常接收。
它的優(yōu)勢包括:
布線(xiàn)施工簡(jiǎn)單;
阻抗匹配固定規則(首尾各1個(gè)120歐電阻匹配);
接線(xiàn)操作簡(jiǎn)單方便;
由于這些優(yōu)勢,在很多領(lǐng)域里都獲得了廣泛應用,可以滿(mǎn)足大多數領(lǐng)域的應用要求,但是隨著(zhù)行業(yè)應用的擴展,逐漸發(fā)現了總線(xiàn)型拓撲的缺點(diǎn),比如:
如果節點(diǎn)數較多,總線(xiàn)線(xiàn)纜變長(cháng),會(huì )影響總線(xiàn)傳輸;
支線(xiàn)長(cháng)度不能過(guò)長(cháng)。
二、星型拓撲
圖2 星型拓撲
如圖2所示,我們可以看到星型拓撲的特點(diǎn)就是每個(gè)分支都基本等長(cháng),在完全等長(cháng)情況下,可不使用集線(xiàn)器設備,調整終端電阻即可實(shí)現組網(wǎng)(R=n×60歐姆;R:每個(gè)分支的終端電阻;n:分支數量)。如果各分支線(xiàn)路長(cháng)度不同,就需要使用集線(xiàn)器對通訊進(jìn)行控制,保證數據的穩定傳輸。
這種拓撲方式的優(yōu)點(diǎn)是:
在進(jìn)行節點(diǎn)擴展時(shí)較為方便;
可以縮減總線(xiàn)應用場(chǎng)景的使用面積。
然而這種拓撲方式的缺點(diǎn)也很明顯,例如:
中央設備失敗會(huì )導致網(wǎng)絡(luò )癱瘓;
分支不等長(cháng)時(shí)阻抗匹配復雜;
還需要增加集線(xiàn)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲分割.
三、樹(shù)狀拓撲
圖3 樹(shù)狀拓撲
樹(shù)狀拓撲的特點(diǎn)是分支較長(cháng)并且長(cháng)度不同,如圖3所示,可以看到由于各支線(xiàn)長(cháng)度不同阻抗匹配困難,常使用集線(xiàn)器和中繼器進(jìn)行分支。這些設備每路都具備獨立的CAN控制器,所以可以將每段形成獨立的直線(xiàn)拓撲,方便施工。
這種拓撲方式的優(yōu)點(diǎn)是:
布線(xiàn)施工方便;
最大限度縮短布線(xiàn)距離。
然而這種拓撲方式的缺點(diǎn)也很明顯,例如:
網(wǎng)絡(luò )拓撲復雜,施工人員無(wú)法進(jìn)行阻抗匹配;
須增加集線(xiàn)器或者中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )拓撲分割。
圖4 樹(shù)狀拓撲應用
如圖4所示,就是一個(gè)樹(shù)狀拓撲的應用模型,由于總體傳輸距離過(guò)長(cháng),所以每隔五公里左右就要加一個(gè)中繼器,保證信號的傳輸質(zhì)量,在各個(gè)子網(wǎng)節點(diǎn)通過(guò)CANbridge連接,子網(wǎng)中的各節點(diǎn)數據通過(guò)CANbridge進(jìn)行收發(fā)與過(guò)濾,這樣就完成了整體網(wǎng)絡(luò )的組網(wǎng)。
四、環(huán)形拓撲
圖5 環(huán)形拓撲
環(huán)形拓撲是將CAN總線(xiàn)首尾相接,形成環(huán)狀,保證線(xiàn)纜任意位置斷開(kāi),依然可以保證通訊。如圖5所以,可以看到由于是環(huán)狀結構,所以在終端電阻匹配方面采用分布式匹配方法,保證總體阻抗為60歐姆。
公式:R=120Ω,Rct1=Rct10=300Ω,Rct2~Rct9=5k
這種拓撲方式的優(yōu)點(diǎn)是:在線(xiàn)纜任意位置斷開(kāi)后,總線(xiàn)依然可以通訊。
缺點(diǎn)為:斷線(xiàn)后,信號反射嚴重,無(wú)法應用于高波特率和遠距離場(chǎng)合。
五、總結
圖6 拓撲方式總結
如圖6所示是對于這四種主流的拓撲方式的總結,在選擇網(wǎng)絡(luò )布局時(shí),可以根據不同拓撲方式的優(yōu)缺點(diǎn)來(lái)進(jìn)行取舍,快速完成選擇。
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