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CAN總線中可以掛載多少設(shè)備節(jié)點(diǎn)?

發(fā)布人:美男子玩編程 時間:2024-08-22 來源:工程師 發(fā)布文章

在一個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別,通訊能否正常進(jìn)行。這個因素主要受總線負(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。

我們可以通過以下方法從物理層角度估算一個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。

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

如下圖所示,Node1 作為信號發(fā)送,Noden 作為信號接收。


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從 Node1 端看進(jìn)去的線路等效電阻為:


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將公式化簡可得:


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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,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)量的增加和總線長度的延長,線路寄生效應(yīng)逐漸顯著。對于本地節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信號自發(fā)自收的場景,較大的線路寄生可能導(dǎo)致返回的信號衰減嚴(yán)重,從而引發(fā)CAN控制器采樣錯誤,進(jìn)而導(dǎo)致通訊異常。另一方面,在相距較遠(yuǎn)的兩個節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信時,中間節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增多和線路長度的延長會導(dǎo)致信號傳播延時增加。接收端在接收到發(fā)送端的CAN信號后需要進(jìn)行幀內(nèi)應(yīng)答(ACK)。若傳播延時過長,可能導(dǎo)致應(yīng)答不及時,進(jìn)而造成通訊失敗。

因此,在計算CAN總線的最大掛載節(jié)點(diǎn)數(shù)時,必須充分考慮線路寄生和傳播延時的影響。具體要求如下:由線路寄生引起的信號衰減不應(yīng)導(dǎo)致CAN控制器采樣出現(xiàn)偏差,以避免通訊異常;同時,信號在傳輸路徑上的傳播延時必須小于位時間的1/2,以確保接收節(jié)點(diǎn)能夠及時應(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)計算與外圍電路參考設(shè)計


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