CAN總線中可以掛載多少設(shè)備節(jié)點(diǎn)？

在一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)中，總線所能支持的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)是衡量CAN收發(fā)器性能的一個(gè)重要參數(shù)。影響CAN總線節(jié)點(diǎn)數(shù)量的因素主要包括CAN收發(fā)器的物理層和協(xié)議層兩個(gè)方面。

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物理層

在物理層方面，總線節(jié)點(diǎn)的輸出差分電壓大小決定了CAN總線電平是否能被正常識(shí)別，通訊能否正常進(jìn)行。這個(gè)因素主要受總線負(fù)載電阻RL的影響，而RL又取決于總線終端匹配電阻以及各節(jié)點(diǎn)的總線差分輸入電阻Rdif。

我們可以通過(guò)以下方法從物理層角度估算一個(gè)CAN網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)。

如下圖所示，展示了掛載n個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)的總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，RT表示終端匹配電阻，Rdif為CAN收發(fā)器的總線差分輸入電阻。

通過(guò)電路等效的方法，我們可以得到簡(jiǎn)化的拓?fù)鋱D，以便于分析和理解整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

如下圖所示，Node1 作為信號(hào)發(fā)送，Noden 作為信號(hào)接收。

從 Node1 端看進(jìn)去的線路等效電阻為：

將公式化簡(jiǎn)可得：

在CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，終端匹配電阻RT取值為120Ω，差分輸入電阻Rdif取值為20kΩ。RL可支持的負(fù)載電阻范圍為45Ω至7000Ω。當(dāng)RL為45Ω時(shí)，n取最大值為112。因此，在此參數(shù)條件下的CAN總線網(wǎng)絡(luò)中，最多可支持掛載112個(gè)CAN節(jié)點(diǎn)。

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協(xié)議層

在協(xié)議層方面，隨著總線節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增加和總線長(zhǎng)度的延長(zhǎng)，線路寄生效應(yīng)逐漸顯著。對(duì)于本地節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)自發(fā)自收的場(chǎng)景，較大的線路寄生可能導(dǎo)致返回的信號(hào)衰減嚴(yán)重，從而引發(fā)CAN控制器采樣錯(cuò)誤，進(jìn)而導(dǎo)致通訊異常。另一方面，在相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增多和線路長(zhǎng)度的延長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致信號(hào)傳播延時(shí)增加。接收端在接收到發(fā)送端的CAN信號(hào)后需要進(jìn)行幀內(nèi)應(yīng)答（ACK）。若傳播延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，可能導(dǎo)致應(yīng)答不及時(shí)，進(jìn)而造成通訊失敗。

因此，在計(jì)算CAN總線的最大掛載節(jié)點(diǎn)數(shù)時(shí)，必須充分考慮線路寄生和傳播延時(shí)的影響。具體要求如下：由線路寄生引起的信號(hào)衰減不應(yīng)導(dǎo)致CAN控制器采樣出現(xiàn)偏差，以避免通訊異常；同時(shí)，信號(hào)在傳輸路徑上的傳播延時(shí)必須小于位時(shí)間的1/2，以確保接收節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)應(yīng)答，從而避免通訊失敗。

參考資料：納芯微CAN收發(fā)器節(jié)點(diǎn)計(jì)算與外圍電路參考設(shè)計(jì)