了解 CAN 总线驱动程序的内部工作原理以及如何调试我们的系统

CAN总线首先在汽车上得到了广泛应用，之后又在工业生产领域有了很大发展，那么面对不同的应用场景和工况，如何选择合适的网络拓扑结构慢慢成为一个让人头疼的问题。在这篇文章中，我将重点介绍用于驱动这些总线电压的 CAN 驱动器输出级的典型拓扑。对于曾经在 CAN 网络中遇到过发射问题或输出差分电压问题的任何人，本博客描述了驱动器的工作原理以及我们可以在数据表中查看哪些电气参数来识别良好的收发器。我相信对 CAN 驱动程序的基本了解也有助于调试出现的 CAN 问题。

TCAN33X系列器件兼容ISO 11898高速CAN (控制器局域网)物理层标准：TCAN330、TCAN332、 TCAN334和TCAN337的数据传输速率均高达 1Mbps。TCAN330G、TCAN332G、TCAN334G 和 TCAN337G器件的ISO 11898-2更新版本发布正在审理中(包括CAN FD和定义环路延迟对称的附加时序参数)。这些器件具有许多保护特性，包括驱动器和接收器显性超时(DTO),用以确保CAN网络的稳定性。该系列器件还集成有12kV EC-61000-4-2 ESD 接触放电保护，无需使用附加组件即可确保系统级的稳定性。

像TCAN332这样的 CAN 收发器通常具有等效的双输出结构。高侧输出结构由串联二极管和 P 沟道晶体管组成，而低侧输出结构由串联二极管组成和一个N沟道晶体管。在高端，如果 CANH 总线电压在任何瞬态或共模干扰期间超过 V CC，则串联二极管阻止电流流入 V CC网络。如果总线电压在瞬态和共模干扰期间降至收发器的本地接地以下，则低端上的串联二极管会阻止电流从接地流出到 CAN 总线。

CAN 总线网络是一种真正的多主机网络，在总线处于空闲状态时，任何一个节点单元都可以申请成为主机，向总线发送消息。其原则是：最先访问总线的节点单元可以获得总线的控制权;多个节点单元同时尝试获取总线的控制权时，将发生仲裁事件，具有高优先级的节点单元将获得总线控制权。

CAN 总线网络拓扑结构

·若隐性电平相遇，则总线表现为隐性电平;

·若显性电平相遇，则总线表现为显性电平;

·若隐性电平和显性电平相遇，则总线表现为显性电平。

当高端和低端晶体管都关闭并处于高阻抗状态时，驱动器是隐性的。当高侧和低侧晶体管都打开并处于低阻抗状态时，驱动器占主导地位。

由于两个晶体管都在隐性状态下关闭，因此从 V CC流向地的电流可以忽略不计。负载电阻 (R L ) 上的 V OD非常接近 0V。在主导状态，两个晶体管都处于导通状态并处于低阻抗状态。因此，电流将从 V CC流经 R L到地并产生 V OD。

正如我在之前的博客中所说，CANH 和 CANL在隐性状态下弱偏向 V CC /2。为避免在器件在隐性和显性状态之间切换时产生共模干扰，重要的是使 CANH 的驱动强度与 V CC和 CANL 与地相匹配。我们可以看到 P 沟道和 N 沟道晶体管的良好匹配的漏源导通电阻 (R DSON ) 将V CC和 GND之间的 R L上的电压降集中在 V抄送/2。

如果驱动器的一半具有比另一半低得多的导通电阻，则总线共模电压将在显性状态下从 V CC /2拉开，在隐性状态下拉回到 V CC /2 . 这将导致总线状态的每次转换都发生共模转换，从而导致更高水平的传导和辐射发射。

在查看驱动器电气规格时，要寻找的两个最重要的事情是在给定负载电阻的显性和隐性状态下保证的输出电压(更强的驱动器将保证具有更低电阻的输出电压)以及显性和隐性之间的驱动器对称性状态。