CAN總線遠程傳輸可靠性的設(shè)計方法和實現(xiàn)

CAN收發(fā)器SN65HVD251在CANH和CANL輸出引腳間并聯(lián)一個電阻，作為CAN總線的終端電阻，在本節(jié)點作CAN總線終端節(jié)點時，閉合跳線片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在文獻中有詳細的討論，解決了遠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，再通過一組上下拉電阻R4、R5，有效抑制反射波干擾，保持總線處于高阻態(tài)時，接收端收到的始終是“l(fā)”電平，這樣拉高信號的幅度，減少誤碼率。另外在CANH年NCANL之間并聯(lián)一對方向相反的瞬態(tài)二極管Dl、D2，可防雷擊，以及防止其他總線上的瞬變干擾。

3 整體系統(tǒng)設(shè)計
依據(jù)以上器件組建一個可靠的CAN總線遠程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺。本系統(tǒng)由一個主機CAN節(jié)點通過USB接口與上位PC機相連，主節(jié)點采用總線方式與下面各個功能節(jié)點連接，如圖3所示，其中主機CAN節(jié)點主要用來發(fā)送遠程控制廣播命令，收集所有節(jié)點傳來的數(shù)據(jù)，并上傳給上位機軟件進行識別分類和統(tǒng)計，它實現(xiàn)了總線偵聽、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和上位機接口功能。而底層節(jié)點則控制系統(tǒng)中的底層設(shè)備，發(fā)送包含節(jié)點信息的8字節(jié)數(shù)據(jù)CAN總線報文，并偵聽主機節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)廣播指令，調(diào)整節(jié)點功能。
圖3 CAN總線控制系統(tǒng)多機測試平臺

4 實驗分析
4．1 不同公里數(shù)通訊結(jié)果分析
將系統(tǒng)總線與模擬的1公里一5公里遠程網(wǎng)絡(luò)相連。為了更好分析CAN總線可靠性，使示波器更好的觀察報文波形。將示波器CHl兩端與距主節(jié)點0公里處相連，CH2兩端與距主節(jié)點5公里處相連，如圖4所示。這樣，可以觀察到相對主機CAN節(jié)點5公里通訊的近端(CHl)和遠端(CH2)的通訊報文波形。

CHl測試出來的波形位于上端，CH2測試的波形位于下端。CHl端標識為1的一段波形是主節(jié)點發(fā)出的報文，2是位于CH2端底層節(jié)點接收到的報文，4是底層節(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)報文，3是主機CAN節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)，稱1和2、3和4為一組報文。每幀數(shù)據(jù)的最后一位是應(yīng)答位。每兩幀報文之間有時間間隙，其中一段是主機CAN節(jié)點和上位PC機處理數(shù)據(jù)的時間，另外一段是底層測量節(jié)點處理數(shù)據(jù)的時間。
經(jīng)過觀察，近端發(fā)送的1報文經(jīng)過5公里距離到遠端接收到的2報文的幅值發(fā)生了衰減；同樣近端收到的3報文也在遠端4報文的幅值基礎(chǔ)上發(fā)生衰減。分別測試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，幅值衰減得越多。
在其他條件不變的情況下，分別對1公里一5公里做實驗，發(fā)現(xiàn)遠程通訊距離的變化會對報文傳輸速率有影響但很小，將得出的數(shù)據(jù)制表如表1。