CAN总线标准接口与布线规范
时间:2017-05-11 09:40来源:ZLG致远电子
摘要:工业40时代已经到来,基于自主优先级仲裁和错误重发机制的CAN总线应用十分广泛,相同的各种总线故障和问题也十分困扰工程师,其实最好的解决办法就是产品前期设计要相对的严谨,今天主要带大家熟悉CAN总线的常用接口和布线规范。
工业4.0时代已经到来,基于自主优先级仲裁和错误重发机制的CAN总线应用十分广泛,相同的各种总线故障和问题也十分困扰工程师,其实最好的解决办法就是产品前期设计要相对的严谨,今天主要带大家熟悉CAN总线的常用接口和布线规范。
随着CAN总线技术的应用愈发广泛,不仅涉及汽车电子和轨道交通,还包括医疗器械、工业控制、智能家居和机器人网络互联等,当然我们的工程师也被各种奇葩的总线问题困扰,与其后期解决问题,不如前期有效规避。
一、常见的CAN总线标准接口
CAN总线接口已经在CIA出版的标准CIA 303_1进行明确规定,熟知接口定义有助于提高自身产品和其它设备兼容性。
1. DB_9端子
图 1 DB_9接口定义
图1一般工业中最常用的9针D-Sub连接器,分公头和母头,这里值得一提的是引脚6和9在标准中也是定义了功能的,9定义为收发器/光耦合器的正极电源,但在工业领域常常会有所变化,6和9也常用做CAN设备电源电压的输入引脚,但这种技术局限性较大,因为通过引脚运输到的电流非常有限,参考标准CIA 303_1。
2. OPEN_5端子
图 2 Open_5接口定义
图2是Open_5形式的接口定义,如果OPEN_4端子的一般使用1-4pin或2-5pin,如果Open_3端子的一般使用的2-4pin,需根据实际情况选择。
3. M12端子
图 3 M12接口定义
图3是M12形式的接口定义,在这里可能没有什么特别需要注意的点,还有就是除了5pin的接口还有8pin、9pin、10pin和12pin的接口,具体的定义不在赘述,可参考标准CIA 303_1。
二、CAN总线布线规范
如果你是一个CAN总线的入门小白,下面的总线布线规范,你可能得收藏起来,在你组网布线的时候时不时拿出来看看,相信对你会非常有帮助。
1. CAN总线布线形式
1) “手牵手”式连接
图 4 “手牵手”式连接
手牵手布线是最基本的一种方式,需要注意的是在布线的时候电阻和电抗分配必须合理,一般要求在首尾两端各配一个120欧的终端电阻,不可只接单端或不接。
2) “T”型连接
图 5 “T型”连接
“T型连接”的布线方式需要注意的是分支的长度,一般波特率在1M的情况下,分支长度最好不要超过0.3m,如果需要增加分支长度,可以降低通讯速率或者使用(CANbridge+)中继器延长距离,一般情况分支布线的情况符合图 5即可。
图 6 分支距离和波特率的关系
3) 星型拓扑结构
图 7 星型拓扑结构
对于星型拓扑结构来说需要注意的是每个分支的终端电阻的匹配,一般等距离分支终端电阻R=N(分支数)*60即可,如果不等距,需要根据实际情况进行匹配,星型组网一般推荐使用(CANHUB-AS4)集线器,能够有效隔离子网络的干扰,延长通讯距离。
2. 组网功能实现
选好组网的形式之后,那么我们就要考虑实际组网后的功能是否能够满足需求,接下来我就通过一个案例来跟大家简单分享一下;
图 8 组网示意图
上面的案列比较简单,中控室一般采用电脑控制,但是电脑的接口一般是PCI/CPCI/USB接口居多,需要使用相关的接口转换卡引出,接着就是传输距离和传输速率关系,一般遵循【传输距离(km)=(50000/波特率(byte))*0.8】,仅作参考,应视具体情况而定,如果你想要更长的传输距离和传输速率,以下方案可提供参考:
1) 增加中继设备(Can Bridge+),一般传输距离增加一倍;
2) 使用CAN转光纤设备(CANHub-AF2S2),光纤抗干扰能力强,传输距离一般是CAN传输距离的2倍;
3) 使用CAN转以太网(CANET-XE-U),以太网传输速率一般都是10/100/1000M,减少信号传输时间。
现在我们基本上解决组网形式和传输的问题,可能大家忽略了两个问题,一个是传输线缆的选择,到底是用多粗的线缆、是否屏蔽、双绞线还是平行线呢?
3. 总线组网线缆的选择
图 10 电缆选择和终端电阻匹配
在这里不得不说,同我接触的很多CAN总线的工程师,都会忽略这个电缆选型和终端电阻匹配问题,对于电缆选型很多工程师好像是对线缆的重视程度还不够,一般选择平行线缆带屏蔽的线缆,虽然带屏蔽了,但是CAN_H和CAN_L平行布线并不能很好的抑制共模干扰,导致总线传输总是偶发一些错误帧,导致数据重发,占用总线资源和其它数据传输,造成关键数据传输延迟,对研发工程师造成了极大的困扰,导致项目延迟;
其次就是终端电阻对总线的影响,不能只记着120欧的终端电阻,也应该根据不同长度和电缆的选择合理配。
随着CAN总线技术的应用愈发广泛,不仅涉及汽车电子和轨道交通,还包括医疗器械、工业控制、智能家居和机器人网络互联等,当然我们的工程师也被各种奇葩的总线问题困扰,与其后期解决问题,不如前期有效规避。
一、常见的CAN总线标准接口
CAN总线接口已经在CIA出版的标准CIA 303_1进行明确规定,熟知接口定义有助于提高自身产品和其它设备兼容性。
1. DB_9端子
图 1 DB_9接口定义
图1一般工业中最常用的9针D-Sub连接器,分公头和母头,这里值得一提的是引脚6和9在标准中也是定义了功能的,9定义为收发器/光耦合器的正极电源,但在工业领域常常会有所变化,6和9也常用做CAN设备电源电压的输入引脚,但这种技术局限性较大,因为通过引脚运输到的电流非常有限,参考标准CIA 303_1。
2. OPEN_5端子
图 2 Open_5接口定义
图2是Open_5形式的接口定义,如果OPEN_4端子的一般使用1-4pin或2-5pin,如果Open_3端子的一般使用的2-4pin,需根据实际情况选择。
3. M12端子
图 3 M12接口定义
图3是M12形式的接口定义,在这里可能没有什么特别需要注意的点,还有就是除了5pin的接口还有8pin、9pin、10pin和12pin的接口,具体的定义不在赘述,可参考标准CIA 303_1。
二、CAN总线布线规范
如果你是一个CAN总线的入门小白,下面的总线布线规范,你可能得收藏起来,在你组网布线的时候时不时拿出来看看,相信对你会非常有帮助。
1. CAN总线布线形式
1) “手牵手”式连接
图 4 “手牵手”式连接
手牵手布线是最基本的一种方式,需要注意的是在布线的时候电阻和电抗分配必须合理,一般要求在首尾两端各配一个120欧的终端电阻,不可只接单端或不接。
2) “T”型连接
图 5 “T型”连接
“T型连接”的布线方式需要注意的是分支的长度,一般波特率在1M的情况下,分支长度最好不要超过0.3m,如果需要增加分支长度,可以降低通讯速率或者使用(CANbridge+)中继器延长距离,一般情况分支布线的情况符合图 5即可。
图 6 分支距离和波特率的关系
3) 星型拓扑结构
图 7 星型拓扑结构
对于星型拓扑结构来说需要注意的是每个分支的终端电阻的匹配,一般等距离分支终端电阻R=N(分支数)*60即可,如果不等距,需要根据实际情况进行匹配,星型组网一般推荐使用(CANHUB-AS4)集线器,能够有效隔离子网络的干扰,延长通讯距离。
2. 组网功能实现
选好组网的形式之后,那么我们就要考虑实际组网后的功能是否能够满足需求,接下来我就通过一个案例来跟大家简单分享一下;
图 8 组网示意图
上面的案列比较简单,中控室一般采用电脑控制,但是电脑的接口一般是PCI/CPCI/USB接口居多,需要使用相关的接口转换卡引出,接着就是传输距离和传输速率关系,一般遵循【传输距离(km)=(50000/波特率(byte))*0.8】,仅作参考,应视具体情况而定,如果你想要更长的传输距离和传输速率,以下方案可提供参考:
1) 增加中继设备(Can Bridge+),一般传输距离增加一倍;
2) 使用CAN转光纤设备(CANHub-AF2S2),光纤抗干扰能力强,传输距离一般是CAN传输距离的2倍;
3) 使用CAN转以太网(CANET-XE-U),以太网传输速率一般都是10/100/1000M,减少信号传输时间。
现在我们基本上解决组网形式和传输的问题,可能大家忽略了两个问题,一个是传输线缆的选择,到底是用多粗的线缆、是否屏蔽、双绞线还是平行线呢?
3. 总线组网线缆的选择
图 10 电缆选择和终端电阻匹配
在这里不得不说,同我接触的很多CAN总线的工程师,都会忽略这个电缆选型和终端电阻匹配问题,对于电缆选型很多工程师好像是对线缆的重视程度还不够,一般选择平行线缆带屏蔽的线缆,虽然带屏蔽了,但是CAN_H和CAN_L平行布线并不能很好的抑制共模干扰,导致总线传输总是偶发一些错误帧,导致数据重发,占用总线资源和其它数据传输,造成关键数据传输延迟,对研发工程师造成了极大的困扰,导致项目延迟;
其次就是终端电阻对总线的影响,不能只记着120欧的终端电阻,也应该根据不同长度和电缆的选择合理配。
免责声明:本文若是转载新闻稿,转载此文目的是在于传递更多的信息,版权归原作者所有。文章所用文字、图片、视频等素材如涉及作品版权问题,请联系本网编辑予以删除。
我要投稿
近期活动
- 安森美汽车&能源基础设施白皮书下载活动时间:2024年04月01日 - 2024年10月31日[立即参与]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年09月01日 - 2023年09月30日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年08月01日 - 2023年08月31日[查看回顾]
- 【在线答题活动】PI 智能家居热门产品,带您领略科技智慧家庭时间:2023年06月15日 - 2023年07月15日[查看回顾]
- 2023年安森美(onsemi)在线答题活动时间:2023年06月01日 - 2023年06月30日[查看回顾]
分类排行榜
- 汽车电子电源行业可靠性要求,你了解多少?
- 内置可编程模拟功能的新型 Renesas Synergy™ 低功耗 S1JA 微控制器
- Vishay 推出高集成度且符合 IrDA® 标准的红外收发器模块
- ROHM 发布全新车载升降压电源芯片组
- 艾迈斯半导体推出行业超薄的接近/颜色传感器模块,助力实现无边框智能手机设计
- 艾迈斯半导体与 Qualcomm Technologies 集中工程优势开发适用于手机 3D 应用的主动式立体视觉解决方案
- 维谛技术(Vertiv)同时亮相南北两大高端峰会,精彩亮点不容错过
- 缤特力推出全新商务系列耳机 助力解决开放式办公的噪音难题
- CISSOID 和泰科天润(GPT)达成战略合作协议,携手推动碳化硅功率器件的广泛应用
- 瑞萨电子推出 R-Car E3 SoC,为汽车大显示屏仪表盘带来高端3D 图形处理性能
编辑推荐
小型化和稳定性如何兼得?ROHM 推出超小型高输出线性 LED 驱动器 IC,为插座型 LED 驱动 IC 装上一颗强有力的 “心脏”
众所周知,LED的驱动IC担负着在输入电压不稳定的情况下,为LED提供恒定的电流,并控制恒定(可调)亮度的作用。无论是室内照明,还是车载应用,都肩负着极为重要的使命。
- 关于反激电源效率的一个疑问
时间:2022-07-12 浏览量:10158
- 面对热拔插阐述的瞬间大电流怎么解决
时间:2022-07-11 浏览量:8917
- PFC电路对N线进行电压采样的目的是什么
时间:2022-07-08 浏览量:9558
- RCD中的C对反激稳定性有何影响
时间:2022-07-07 浏览量:7179
- 36W单反激 传导7~10M 热机5分钟后超标 不知道哪里出了问题
时间:2022-07-07 浏览量:5954
- PFC电感计算
时间:2022-07-06 浏览量:4161
- 多相同步BUCK
时间:2010-10-03 浏览量:37861
- 大家来讨论 系列之二:开机浪涌电流究竟多大?
时间:2016-01-12 浏览量:43155
- 目前世界超NB的65W适配器
时间:2016-09-28 浏览量:60019
- 精讲双管正激电源
时间:2016-11-25 浏览量:128083
- 利用ANSYS Maxwell深入探究软磁体之----电感变压器
时间:2016-09-20 浏览量:107546
- 【文原创】认真的写了一篇基于SG3525的推挽,附有详细..
时间:2015-08-27 浏览量:100274