CAN總線(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸可靠性的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)

CAN收發(fā)器SN65HVD251在CANH和CANL輸出引腳間并聯(lián)一個(gè)電阻，作為CAN總線(xiàn)的終端電阻，在本節(jié)點(diǎn)作CAN總線(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)時(shí)，閉合跳線(xiàn)片JPl，使終端電阻工作。終端電阻值R6等于傳輸電纜的特性阻抗，一般取值120Ω在文獻(xiàn)中有詳細(xì)的討論，解決了遠(yuǎn)近端阻抗不匹配的影響。SN65HVD25l的Rs引腳為斜率電阻輸入引腳，可以改變收發(fā)器工作的方式。在CANH和CANL上各自串聯(lián)電阻R2、R3限流，再通過(guò)一組上下拉電阻R4、R5，有效抑制反射波干擾，保持總線(xiàn)處于高阻態(tài)時(shí)，接收端收到的始終是“l(fā)”電平，這樣拉高信號(hào)的幅度，減少誤碼率。另外在CANH年NCANL之間并聯(lián)一對(duì)方向相反的瞬態(tài)二極管Dl、D2，可防雷擊，以及防止其他總線(xiàn)上的瞬變干擾。

3 整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
依據(jù)以上器件組建一個(gè)可靠的CAN總線(xiàn)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。本系統(tǒng)由一個(gè)主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)通過(guò)USB接口與上位PC機(jī)相連，主節(jié)點(diǎn)采用總線(xiàn)方式與下面各個(gè)功能節(jié)點(diǎn)連接，如圖3所示，其中主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)主要用來(lái)發(fā)送遠(yuǎn)程控制廣播命令，收集所有節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)，并上傳給上位機(jī)軟件進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)和統(tǒng)計(jì)，它實(shí)現(xiàn)了總線(xiàn)偵聽(tīng)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和上位機(jī)接口功能。而底層節(jié)點(diǎn)則控制系統(tǒng)中的底層設(shè)備，發(fā)送包含節(jié)點(diǎn)信息的8字節(jié)數(shù)據(jù)CAN總線(xiàn)報(bào)文，并偵聽(tīng)主機(jī)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)廣播指令，調(diào)整節(jié)點(diǎn)功能。
圖3 CAN總線(xiàn)控制系統(tǒng)多機(jī)測(cè)試平臺(tái)

4 實(shí)驗(yàn)分析
4．1 不同公里數(shù)通訊結(jié)果分析
將系統(tǒng)總線(xiàn)與模擬的1公里一5公里遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相連。為了更好分析CAN總線(xiàn)可靠性，使示波器更好的觀(guān)察報(bào)文波形。將示波器CHl兩端與距主節(jié)點(diǎn)0公里處相連，CH2兩端與距主節(jié)點(diǎn)5公里處相連，如圖4所示。這樣，可以觀(guān)察到相對(duì)主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)5公里通訊的近端(CHl)和遠(yuǎn)端(CH2)的通訊報(bào)文波形。

CHl測(cè)試出來(lái)的波形位于上端，CH2測(cè)試的波形位于下端。CHl端標(biāo)識(shí)為1的一段波形是主節(jié)點(diǎn)發(fā)出的報(bào)文，2是位于CH2端底層節(jié)點(diǎn)接收到的報(bào)文，4是底層節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)報(bào)文，3是主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)，稱(chēng)1和2、3和4為一組報(bào)文。每幀數(shù)據(jù)的最后一位是應(yīng)答位。每?jī)蓭瑘?bào)文之間有時(shí)間間隙，其中一段是主機(jī)CAN節(jié)點(diǎn)和上位PC機(jī)處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，另外一段是底層測(cè)量節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)的時(shí)間。
經(jīng)過(guò)觀(guān)察，近端發(fā)送的1報(bào)文經(jīng)過(guò)5公里距離到遠(yuǎn)端接收到的2報(bào)文的幅值發(fā)生了衰減；同樣近端收到的3報(bào)文也在遠(yuǎn)端4報(bào)文的幅值基礎(chǔ)上發(fā)生衰減。分別測(cè)試1公里到4公里通訊的波形圖，可以發(fā)現(xiàn)通訊距離越長(zhǎng)，幅值衰減得越多。
在其他條件不變的情況下，分別對(duì)1公里一5公里做實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊距離的變化會(huì)對(duì)報(bào)文傳輸速率有影響但很小，將得出的數(shù)據(jù)制表如表1。