CAN總線(xiàn)中可以?huà)燧d多少設備節點(diǎn)？

在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò )中，總線(xiàn)所能支持的最大節點(diǎn)數是衡量CAN收發(fā)器性能的一個(gè)重要參數。影響CAN總線(xiàn)節點(diǎn)數量的因素主要包括CAN收發(fā)器的物理層和協(xié)議層兩個(gè)方面。

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物理層

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

我們可以通過(guò)以下方法從物理層角度估算一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò )的最大節點(diǎn)數。

如下圖所示，展示了掛載n個(gè)CAN節點(diǎn)的總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。其中，RT表示終端匹配電阻，Rdif為CAN收發(fā)器的總線(xiàn)差分輸入電阻。

通過(guò)電路等效的方法，我們可以得到簡(jiǎn)化的拓撲圖，以便于分析和理解整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的結構。

如下圖所示，Node1 作為信號發(fā)送，Noden 作為信號接收。

從 Node1 端看進(jìn)去的線(xiàn)路等效電阻為：

將公式化簡(jiǎn)可得：

在CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(shí)，n取最大值為112。因此，在此參數條件下的CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中，最多可支持掛載112個(gè)CAN節點(diǎn)。

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協(xié)議層

在協(xié)議層方面，隨著(zhù)總線(xiàn)節點(diǎn)數量的增加和總線(xiàn)長(cháng)度的延長(cháng)，線(xiàn)路寄生效應逐漸顯著(zhù)。對于本地節點(diǎn)進(jìn)行信號自發(fā)自收的場(chǎng)景，較大的線(xiàn)路寄生可能導致返回的信號衰減嚴重，從而引發(fā)CAN控制器采樣錯誤，進(jìn)而導致通訊異常。另一方面，在相距較遠的兩個(gè)節點(diǎn)間進(jìn)行通信時(shí)，中間節點(diǎn)數量的增多和線(xiàn)路長(cháng)度的延長(cháng)會(huì )導致信號傳播延時(shí)增加。接收端在接收到發(fā)送端的CAN信號后需要進(jìn)行幀內應答（ACK）。若傳播延時(shí)過(guò)長(cháng)，可能導致應答不及時(shí)，進(jìn)而造成通訊失敗。

因此，在計算CAN總線(xiàn)的最大掛載節點(diǎn)數時(shí)，必須充分考慮線(xiàn)路寄生和傳播延時(shí)的影響。具體要求如下：由線(xiàn)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(shí)，信號在傳輸路徑上的傳播延時(shí)必須小于位時(shí)間的1/2，以確保接收節點(diǎn)能夠及時(shí)應答，從而避免通訊失敗。

參考資料：納芯微CAN收發(fā)器節點(diǎn)計算與外圍電路參考設計