关于CAN总线的布线

                          关于CAN总线的布线

目录

关于CAN总线的布线.... 1

一、干扰场景及抗干扰措施.... 1

场景-1.... 1

场景-2:.... 2

二、关于信号层接地.... 4

信号地(CAN-GND)正确的接法:... 4

三、CAN总线布线形式.... 5

1、“手牵手”式连接.... 5

2、“T”型连接.... 5

四、接线端子.... 6

1、DB_9端子.... 6

2、OPEN_5端子... 6

3、M12端子.... 7

综上所述.... 7

硬件采购.... 7

参考资料:.... 7

 

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一、干扰场景及抗干扰措施

场景-1

地回流与电源干扰,接口部位的干扰

              具体表现为:如图1所示,为未隔离时,两个节点的地电位不一致,导致有回流电流,产生共模信号,CAN的抗共模干扰能力是-12~7V,超过这个差值则出现错误,如果共模差超过±36V,烧毁收发器或者电路板。

 

1 未隔离时的地回流

措施

增加隔离模块 如 CTM1051KAT,增加防浪涌电路

隔离地回流

 

场景-2:

传输过程中的干扰,传输线受到电磁干扰

解决办法:CAN总线为了提高抗干扰能力,采用CANHCANL差分传输,达到效果就是遇到干扰后,可以同上同下,最后CANH-CANL的差分值保持不变。如图7所示。

CANHCANL要很紧密地靠在一起,否则受到的干扰强度就不一样,就会导致差分信号受到干扰。所以CANHCANL要紧密地绞在一起,通常双绞线只有33/,而在强干扰场合,双绞程度要超过55/米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0.35~0.5 mm2 CAN_HCAN_L线间电容小于75 pF/m,如果采用屏蔽双绞线,CAN_H (CAN_L) 对屏蔽层的电容小于110 pF/m

 

可采用双绞线,机械臂中不存在强电磁干扰,33绞/米 的双绞线可用满足传输过程中的抗干扰需求

 

措施:

更甚一筹的 屏蔽线

带屏蔽层的CAN线,可以良好地抵御电场的干扰,等于整个屏蔽层是一个等势体,避免CAN导线受到干扰。如图9所示,为一个标准的屏蔽双绞线,CANHCANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹,如图9所示。需要注意的是和与接插件的连接,在连接部分允许有短于25 mm 的电缆不用双绞

 

 屏蔽双绞线

 

较好的CAN屏蔽线带有2层屏蔽层,称为双层屏蔽线,其中内层的CAN_GND是与CAN收发器的地连接,外层的Shield是与外壳大地相连。内层可以平衡信号的地电位,抑制共模干扰,减少错误帧,但强干扰时收发器损坏率会提高;外层可以泄放电荷到大地,如图10所示。

 

10 双层屏蔽线

使用屏蔽线后,在屏蔽层没有良好接大地前,屏蔽线是不起作用的。所以我们要选择一种接地方式。通常来说,屏蔽层单点接地可以避免地回流(不同位置的地电位不同而导致的产生电流)、多点接地可以加快高频干扰信号的泄放。所以要根据实际情况选择合适的接地方式。如图11所示。

11 屏蔽层接地方法

 

二、关于信号层接地

信号地(CAN-GND)正确的接法:

单屏蔽层线缆:如果线缆是单屏蔽层,信号地理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接,起到参考地的作用。但如果缺少信号地线,亦可将所有节点信号地都连接到屏蔽层,但这样屏蔽效果亦差强人意。

 

 带有屏蔽层双绞线

 

 含信号地线双绞线连接方式

 

 

三、CAN总线布线形式

1、“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

“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。

 

四、接线端子

     1DB_9端子

一般工业中最常用的9D-Sub连接器,分公头和母头,这里值得一提的是引脚69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,69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

 

     2OPEN_5端子

Open_5形式的接口定义,如果OPEN_4端子的一般使用1-4pin2-5pin,如果Open_3端子的一般使用的2-4pin,需根据实际情况选择。

 

     3M12端子

3M12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8pin9pin10pin12pin的接口,具体的定义不在赘述,可参考标准CIA 303_1

 

 

 

 

综上所述

CAN总线信号的硬件物理屏蔽可从两部入手,板级的物理隔离层、传输过程中的传输线屏蔽

       板级的物理隔离层:采用隔离模块

       传输过程中的传输线屏蔽:屏蔽线

两者都要注意屏蔽部分的共地处理,具体见上文

 

 

硬件采购

无针对CAN总线的传输线,但是针对485 通讯的传输线淘宝可选

备选项:

       1、https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a220m.1000858.1000725.16.18563e8esbtBHP&id=536112566659&skuId=3198996923619&areaId=440300&user_id=2938617239&cat_id=2&is_b=1&rn=b115d15b62274451e72dc0e9e083eeb5   RVSP2芯国标1对绞双层屏蔽镀锡网485通讯信号电缆线现货含票   大概 3.0 RMb/

 

 

 

参考资料:

1、https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650630373&idx=1&sn=8677a632512dbb49b1baddafe14ffaa3&chksm=bec1dce689b655f0359cc28ed258bd5fe7d98683327330242e8caf28331a4467b9abebf49d34&scene=21&st=3B779DC866779C5629E8F329B53189C3D7C2893F7454A0445BF5E0C00F3B9535EE81509CA048E4A9086B8BE2AA9A66D4DE8FF32D9D5CF4D7C38C189DCF9255399A482DAE7B42A1456550539BCCECD42F5350FA602BC2DDE3C0ABFD2DE114F5BDAAB35EE5C4B52EFDBAB2992C6F842F3121C663EA743445142654EF38B9B60A171AC15A379D11D73A5610F19C841E47DE&vid=1688850704339953&version=2.4.14.2349&platform=win#wechat_redirect    致远电子

 

2、https://mp.weixin.qq.com/s/dt8_0mG3y1sZvxAq61NONg  为什么CAN总线分支在0.3 米内是最可靠的?

 

3、标准接口与总线规范:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650630512&idx=1&sn=7098548fc1d512853cdefa9311877c6a&chksm=bec1dd7389b65465dba91db851a35e2a9bb2793e4c36ccff60c74541760d0743ab9c3bc6143c&scene=21#wechat_redirect

 

4、如何处理好CAN的地 https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYxMDI4NA==&mid=2650633124&idx=1&sn=355d270f8b9d41b8c068434aeb78e942&chksm=bec1c7a789b64eb1172d91aec19868a752c95f7afad0e49abd0dc97817fe502bfccbd0d12284&scene=21#wechat_redirect

 

 

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