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[导读]CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议。

CAN 是Controller Area Network 的缩写(以下称为CAN),是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中,出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求,各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同,由多条总线构成的情况很多,线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN,进行大量数据的高速通信”的需要,1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后,CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化,在欧洲已是汽车网络的标准协议。

1 CAN总线接口的隔离与保护

干扰不仅会影响信号,还会导致电路板死机或烧毁,所以接口和电源的隔离是抗干扰的第一条铁律。隔离的主要目的是避免接地回流烧毁电路板,限制干扰幅度,防止控制器死机。

2 提高CAN总线的扭曲度

为了提高抗干扰能力,CAN总线采用CANH和CANL差分传输,其作用是在遇到干扰时保持CANH-CANL的差值不变。

3 保证屏蔽效果和正确接地

带有屏蔽层的CAN总线可以很好的抵抗电场的干扰。整个屏蔽层相当于一个等电位体,避免了CAN总线的干扰。如图9所示,CANH和CANL通过铝箔和无氧铜线屏蔽网缠绕成标准屏蔽双绞线。需要注意的是,在总线和插件之间的连接中,允许使用小于 25mm 的线缆解开。

4 使 CAN 总线远离干扰源

远离干扰源是最简单的抗干扰方法。如果CAN总线与强电干扰源的距离大于0.5m,则干扰无影响。但是在实际布线中,经常会遇到空间太小,不能混入强电的can总线。CAN总线和驱动线混在一起,干扰很大。

5 添加磁环或共模电感

使用抗干扰磁环是为了削弱特定频率的干扰影响。为了增加磁环的效果,CAN差分电缆可以加两根或单头。磁环的作用可以大大降低特定频率的干扰强度。添加磁环前,需要通过CANScope或示波器FFT测试最高干扰频率,然后与厂家定制相应频率的磁环。

6 CAN总线转光纤传输

抗干扰的最终措施是将CAN总线转换成光纤,光纤是一种不受电磁干扰的传输介质。如果前五种抗干扰方法都不能解决干扰问题,可以将CAN总线转换成光纤,做到“无懈可击”。

软件抗干扰措施1适当下降波特率:对CAN波形分析知,波特率降落,CAN位时间增长,对CAN波形采样时间也相应加长,躲过干扰的可能性也增大了。固然,波特率的下降必须在满足系统快速性的条件下进行。2加强校验:虽然在CAN控制芯片MAC子层有以下毛病检测功能:监测、填充规则校验、帧校验、15位循环冗余码校验和应对校验,该校验基本保证了CAN层通讯数据的正确性,但系统设计时,常常是使用专门的CAN功能芯片,CAN芯片与CPU之间还是通过串行或并行方式交换数据,在这1层里,若不加强校验,一样可能使数据出错,所以在这1级一样要加强校验,经常使用且有效的校验可选CRC校验,或是几种校验的组合。3、其它抗干扰措施在CAN系统硬件设计阶段可采1些抗干扰措施,如在CAN控制芯片与CAN驱动间加快速光隔隔离;在CAN驱动级使用独立的隔离电源;在CAN总线间加瞬变电压吸收器等,均能提高CAN总线在工业现场的抗干扰能力

目前在车内总线技术的竞争方面,CAN总线的主要对手是FlexRay总线,因此与FlexRay总线在单信道应用上的比较是不可避免的。因为在一个信道上传送FlexRay 的帧出错率高很多,又没有出错自动重发的机制,所以FlexRay总线要减少出错就必须重复发送,以时间备份的方式纠错。经过FlexRay扩展字节与时间备份的折扣,有效的数据传送速率已降到4 Mbps;再加上其他开销,带宽还会减小。另一方面,时间触发协议的调度表的求解在负载越大时越困难,不可能用足4 Mbps。FlexRay总线的通道长度最长为24 m[3],如果CAN总线也限于24 m,则根据每米信号传送迟后约5 ns计算,CAN位时间中传送段的通道传送部分为240 ns。若设计驱动器的响应时间为40 ns左右(如SJA1000),那么CAN总线的数据传输速率达到2~3 Mbps也是可能的,虽然ISO118981限定1 Mbps为上限,但它并非技术的极限。。

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