CAN总线两端加终端电阻
can 终端电阻
can 终端电阻
can 终端电阻
Can终端电阻是汽车现代化控制系统必不可少的组成部分，它以其特殊的功能，是车辆控制系统的核心元件之一。
Can终端电阻可以有效地减少线路上的负载，减少电磁干扰，抑制突发的噪声干扰，从而保障控制系统的稳定运行，增强车辆控制系统的可靠性。
Can终端电阻主要由结构简单的电阻和电容元件组成，承受的电流负载一般不超过10mA，它的电阻值一般在100Ω- 150Ω左右，它的电容值一般在1nF- 4.7nF之间，电容值越大，则抑制对系统突发噪声干扰的能力越强，但同时也会带来控制系统传输信号速率的降低。
因此，Can终端电阻选择要满足系统双重要求：一是具备良好的抗干扰性；二是需要保证系统的信号传输速率，以满足系统的运行要求。
而其电阻值一般不少于100Ω，这是Can终端电阻的最小设计要求。
can终端电阻的作用
can终端电阻的作用CAN，全称为Controller Area Network，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一，一个由CAN总线构成的单一网络受到网络硬件电气特性的限制。
CAN 作为一种多主方式的串行通讯总线，其基本设计规范要求高位速率和较高的抗电磁干扰性能，而且要能够检测出通讯总线上产生的任何错误。
当信号传输距离达10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s的数据传输速率。
表1为CAN总线上任意两个节点之间最大传输距离与其位速率之间的对应关系。
CAN总线终端电阻的作用有两个：一、提高抗干扰能力，确保总线快速进入隐性状态。
二、提高信号质量。
提高抗干扰能力CAN总线有显性和隐性两种状态，显性代表0，隐性代表1，由CAN决定。
下图是一个CAN收发器的典型内部结构图，CANH、CANL连接总线。
总线显性时，收发器内部Q1、Q2导通，CANH、CANL之间压差；隐性时，Q1、Q2截止，CANH、CANL处于无源状态，压差为0。
总线若无负载，隐性时电阻阻值很大，外部的干扰只需要极小的能量即可令总线进入显性（一般的收发器显性门限最小电压仅500mV）。
为提升总线隐性时的抗干扰能力，可以增加一个差分负载电阻，且阻值尽可能小，以杜绝大部分能量的影响。
然而，为了避免需要过大的总线才能进入显性，阻值也不能过小。
确保快速进入隐性状态在显性状态期间，总线的寄生电容会被，而在恢复到隐性状态时，这些电容需要放电。
如果CANH、CANL之间没有放置任何阻性负载，电容只能通过收发器内部的差分电阻放电。
我们在收发器的CANH、CANL之间加入一个220PF的电容进行模拟试验，位速率为500kbit/s。
波形如下图。
can 节点终端电阻 和非终端电阻
Can节点终端电阻和非终端电阻是在Can总线通信中非常重要的组件，它们对于整个通信系统的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
本文将从基础概念到深入原理，逐步深入探讨Can节点终端电阻和非终端电阻的作用和意义，帮助读者全面理解这一主题。
1. Can节点终端电阻和非终端电阻的基本概念在Can总线通信中，由于信号的传输需要考虑线路的阻抗匹配以及信号的衰减问题，因此需要通过设置节点终端电阻和非终端电阻来保证通信的稳定性。
节点终端电阻是指在总线两端分别设置的电阻，用于匹配总线的特性阻抗，防止信号的反射和干扰。
而非终端电阻则是指在总线上各个节点之间设置的电阻，用于调节网络的传输特性，保证信号的准确传输。
2. Can节点终端电阻和非终端电阻的作用节点终端电阻和非终端电阻在Can总线通信中起着至关重要的作用。
节点终端电阻能够有效地抑制总线上的信号反射，减小信号的衰减，提高信号的传输质量和可靠性。
非终端电阻可以调节总线的阻抗匹配，降低信号的干扰和失真，保证数据的准确传输。
可以说节点终端电阻和非终端电阻是Can总线通信中的关键组成部分，直接影响通信系统的稳定性和可靠性。
3. Can节点终端电阻和非终端电阻的选择在实际的Can总线应用中，选择合适的节点终端电阻和非终端电阻也是非常重要的。
一般来说，节点终端电阻的阻值应该等于总线的特性阻抗，通常为120欧姆。
而非终端电阻的阻值则需要根据总线的布置和通信的特性进行合理选择，以保证信号的传输质量和稳定性。
在实际应用中，需要根据具体情况进行合理的选择和布置。
4. 个人观点和理解在我看来，Can节点终端电阻和非终端电阻的作用和意义远不止于以上所说的内容。
它们不仅仅是通信系统中的一个组件，更是保证系统稳定性和可靠性的关键因素。
合理设置和选择节点终端电阻和非终端电阻，可以有效地提高通信系统的抗干扰能力和抗干扰能力，保证数据的准确传输。
总结通过本文的介绍，我们可以更深入地理解Can节点终端电阻和非终端电阻的作用和意义。
CAN总线为何要加终端电阻？
CAN总线为何要加终端电阻？1.信号反射在电路中，信号反射是指信号在传输线或电路中遇到阻抗不匹配导致部分信号被反射回去的现象。
这种反射会引起信号的失真和干扰，对电路的性能和可靠性产生负面影响。
至于为什么会反射，这里引用《信号完整性与电源完整性分析第三版》原文（有省略）的分析：“为什么信号遇到阻抗突变时会发生反射？答案是：产生反射信号时为了满足两个重要的边界条件。
必须记住，信号到达瞬时阻抗不同的两个区域（区域1，区域2）的交界面时，在信号-返回路径的导体中仅存在一个电压和一个电流回路。
在交界面处，无论时从区域1还是从区域2看过去，在交界面两侧的电压和电流都必须相等。
边界处不可能出现电压不连续，否则此处会有一个无限大的电场；交界面处也不可能出现电流不连续，否则会在此处产生静电荷。
假如没有产生返回源端的反射电压，同时又要维持交界面两侧的电压和电流相等，就需要关系式V1=V2,I1=I2。
但是，又有I1=V1/Z1,I2=V2/Z2。
当两个区域的阻抗不同时，这4个关系式绝对不可能同时成立。
”上诉文章论述中，原作者是借用了反证法与数学推论说明，当瞬时阻抗突变时会不合理，从而只有反射才能使得两个边界条件成立。
当然以上分析方法是基于集总电路理论分析的，所以显得物理世界有些拟人化了。
作者在本段最后也说：“没有人知道到底是什么产生了反射电压，只是知道这样产生之后，交界面两侧的电压才能相等，交界面处的电压才是连续的。
”实际上，我在深入了解后发现，如果使用电磁学理论来研究反射问题会有更合理的解释，也就是搞清楚为什么电磁波会在波导体内发生反射。
但是这又是另一个话题了。
《信号完整性与电源完整性分析第三版》上述文段中的分析并不妨碍我们计算反射系数等等反射规律，文段的结论是：在阻抗突变的地方会发生反射，这意味着我们为了避免这种情况的发生能有以下措施：1.使用可控阻抗互联；2.传输线两端至少有一个端接匹配；3.选择布线拓扑结构，使分支的影响最小化；4.让几何结构的任何突变都最小化。
CAN通信的终端电阻作用
CAN通信的终端电阻作用
CAN总线两端必须连接终端电阻才可以正常工作，终端电阻应该与通讯电缆的阻抗相同，典型值为120欧姆。
其作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。
总结为以下4点：
其一：
终端电阻的作用就是吸收信号反射及回波，而如果阻抗不连续以及不匹配便会产生信号反射，从而对传输的信号产生干扰。
其二：
如果把终端电阻加在单独的两根线上，相当于一个开环的状态。
这种连接方式会导致单线上阻抗更加不连续，在末端突然变为0，会导致反射成倍增加。
其三：
高速CAN所加的两个120欧的电阻实际上模拟的是线束连接无穷远的时候在传输线上产生的特性阻抗（而不是实际阻抗），这是个典型经验值，具体值取决于所采用的线束类型。
高速CAN 之所以要加终端电阻，是因为高频信号传输时，信号波长相对传输线较短，信号在传输线终端会形成反射波，干扰原信号，所以需要在传输线末端加终端电阻，使信号到达传输线末端后不反射。
其四：
低速CAN之所以不加终端电阻，是由于波长相对较长，反射和回波较弱。
但低速CAN系统的控制单元会有自己独立的终端电阻，它不是连接在CAN-high导线与CAN-low导线之间，而是连接在每根导线对地或对+5V电源之间。
如果蓄电池断电，电阻就没有了，这时用万用表无法测出电阻。
不合适的CAN总线终端电阻导致的错误
不合适的CAN总线终端电阻导致的错误问题:缺少适当的总线终端电阻（或者根本就缺少总线终端电阻）会导致什么样的错误或者通信问题？解答:CAN总线ISO 11898协议规定，CAN总线必须在网络的两端，通常是网络主控制器和网络最远端的节点之间安装合适的总线终端电阻（在位于DB-9接口的第2和第7引脚的CAN_H和CAN_L信号线之间安装一个120欧姆的电阻）。
详细请参考相关链接部分“为NI-CAN硬件安装合适的终端电阻”，更为详细地了解如何为NI-CAN网络安装终端电阻。
在没有安装合适的终端电阻的情况下，通信可能会出现下面非预期的行为：1. 在低波特率的情况下能够正确通信，但是在波特率较高时会出错（具体出错的波特率的值取决于一系列因素，包括CAN网络长度、数据帧上携带的数据----它能够改变具体传输的最高频率以及网络附近的电磁干扰等等）。
下表中的测试总结详细描述了这种情况：2. 值得注意的是，在安装了合适的终端电阻的情况下，通信总是正常的。
但是在40K较低的波特率下，通信仍然是正常的，因此这点是不符合CANISO 11898规范的地方。
3. CAN错误- Form错误、CRC错误、Bit错误、Stuff错误和其他由于不合适终端电阻所导致的错误。
如果出现这些错误，则请按照附件中的知识库文章来检验是否安装了合适的终端电阻。
更多短语CAN错误的信息，请参考相关链接一栏中的NI-CAN硬件和软件用户手册（附录B包含了一个CAN标准的总结，并包含一个叫“CAN错误检测与约束”，该章节详细描述了CAN错误）。
Stuff错误就是一个可以用没有合适的终端电阻来解释的CAN错误（这个错误在CAN ISO 11898规范中进行了定义）。
当总线上连续出现6位相同的数据时，就会发生Stuff错误。
当发送器件检测到连续5位相同的数据时，就会自动在数据流后面插入一个完成停止位，这个位会被所有的接收器件检测到并自动去除掉。
这个填充位的策略能够保证数据流中有足够的信号沿，从而保证同一个数据帧中的数据同步。
can总线的基本组成
can总线的基本组成
CAN总线的基本组成包括以下几个方面：
1. 总线控制器（Controller）：总线控制器是CAN总线的核心
组成部分，负责实现总线的控制和管理。
它可以是硬件的
CAN控制器，也可以是软件的应用层控制器。
总线控制器负
责发送和接收数据帧、处理错误和冲突、监控总线状态等。
2. 节点（Node）：CAN总线上的每个设备都是一个节点。
节
点可以是传感器、执行器、控制器等。
节点通过总线控制器与总线进行通信。
3. 电缆（Cable）：CAN总线使用双绞线（Twisted Pair）作为
物理层传输介质。
双绞线能够减少干扰和噪声，提高传输质量。
4. 终端电阻（Termination Resistor）：为了保证总线信号的正
确传输，CAN总线两端通常都需要安装终端电阻。
终端电阻
的阻值通常为120 Ω，用于抑制反射和信号回波。
5. 数据帧（Frame）：CAN总线使用数据帧作为通信单位。
数
据帧包括标识符、控制字段、数据字段和校验字段等。
数据帧分为数据帧和远程帧两种类型。
6. 网络拓扑：CAN总线可以采用线性总线拓扑或者星型拓扑。
线性总线拓扑中，所有节点连接在一条主线上。
星型拓扑中，每个节点都连接到一个中央集线器或交换机。
总线控制器、节点、电缆、终端电阻、数据帧和网络拓扑是构成CAN总线系统的基本组成部分。
can终端电阻接法
can终端电阻接法Can终端电阻接法是指在通信电缆线路的两端分别连接一个电阻，用于消除信号的反射和干扰。
本文将从Can终端电阻接法的原理、作用以及使用注意事项等方面进行阐述。
一、Can终端电阻接法的原理Can终端电阻接法是一种常用的电信号传输电路接法，它利用电阻来调节电路的阻抗，使信号在传输过程中能够更加稳定地传递。
Can终端电阻接法的原理可以简单地解释为，当信号传输到线路的终端时，由于阻抗不匹配而产生反射，而通过在终端连接一个电阻，可以将反射信号吸收，从而减小信号的干扰和衰减，提高信号的传输质量。
二、Can终端电阻接法的作用1. 消除信号反射：当信号传输到线路终端时，由于终端阻抗与线路阻抗不匹配，会产生信号的反射。
这些反射信号会在线路中形成干扰，影响信号的传输质量。
通过使用Can终端电阻接法，可以将反射信号吸收，减小信号的干扰。
2. 提高信号传输质量：Can终端电阻接法可以调节电路的阻抗，使信号在传输过程中能够更加稳定地传递。
通过保持信号的幅度、相位等特性稳定，可以提高信号的传输质量，降低误码率。
3. 降低功耗：Can终端电阻接法可以有效地减小信号的幅度衰减，从而降低功耗。
通过选择合适的电阻数值，可以使信号在传输过程中的衰减尽可能小，提高能量的利用效率。
三、Can终端电阻接法的使用注意事项1. 电阻数值选择：电阻的数值选择应根据具体的电路和信号特性来确定。
一般情况下，可以根据线路的特性阻抗来选择合适的电阻数值，保证阻抗匹配。
2. 电阻的功率承受能力：在选择电阻时，需要考虑电阻的功率承受能力。
如果电阻的功率承受能力不足，可能会导致电阻过热、烧毁等问题。
3. 电阻的安装位置：电阻应该安装在线路的终端位置，即信号的源头和终点位置。
这样可以最大程度上减小反射信号对整个线路的干扰。
4. 线路的长度和特性阻抗：Can终端电阻接法适用于较长的线路和特性阻抗较高的线路。
如果线路较短或特性阻抗较低，使用Can终端电阻接法的效果可能会有所降低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。
理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。
但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。
一般终端匹配采用终端电阻方法，RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。
终接电阻在RS-485网络中取120Ω。
相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。
这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。
另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。
利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。
但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。
还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。
抗干扰～～
一般在总线两端接终端电阻即可，但也有例外，例如有临时加上的总线诊断设备，形成支线。
在不接终端电阻的情况下，除了EMC性能下降，其他影响也是有的，例如若CAN总线断开一根，与接终端电阻是不一样的，没接的居然还能收，单线通讯？？不过EMC大大的下降，一半左右。
关于阻值计算，好像跟收发器驱动特性，电缆特性有关。
而总线长度主要取决于位定时参数，位速率允许情况下，才能达到一定的总线长度。
总的来说，终端电阻主要用于增强EMC性能，然而EMC性能在汽车级的应用中当然十分重要，一般在两端加入120欧姆的电阻即可。
本人初学，抛砖引玉。
关注～～～
另外可推荐一本书：《现场总线CAN原理与应用技术》，北京航空航天大学出版社。
上面论述较为详细～～
CAN是多主传输，为了消除短路现象，其CANH和CANL电平的性质是不一样的，如CANH的两种逻辑状态为高电平和高阻状态，CANL的两种逻辑状态为低电平和高阻，高阻状态其实电平是不确的，因此在差分传输的CAN总线中，匹配电阻不仅作为匹配用还起降低CANH与CANL回路中阻抗的作用，使CANH和CANL具有确定的电平，所以在调CAN时，即使线再短也需要加在CANH与CANL之间加一个电阻的原因，此时这个电阻并不起匹配作用。
基于CAN总线的RS-232串口设备远程通信
工业设备通信通常涉及到很多硬件和软件产品以及用于连通标准计算机平台（个人计算机或工作站）和工业自动化应用设备的协议，而且所使用设备和协议的种类繁多。
因此，大部分自动化应用设备都希望执行简单的串行命令，并希望这些命令同个人计算机或者附加的串行端口板上的标准串行端口兼容。
RS-232是目前PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。
RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
由于RS-232的发送端与接收端之间有公共信号地，所以它不能使用双端信号，否则，共模噪声会耦合到信号系统中。
RS-232标准规定，其最大距离仅为15m，信号传输速率最高为20kbit/s。
CAN，全称为“Controller Area Network”，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一
，一个由CAN总线构成的单一网络受到网络硬件电气特性的限制。
CAN作为一种多主方式的串行通讯总线，其基本设计规范要求高位速率和较高的抗电磁干扰性能，而且要能够检测出通讯总线上产生的任何错误。
当信号传输距离达10km时，CAN仍可提供高达50kbit/s 的数据传输速率。
表1为CAN总线上任意两个节点之间最大传输距离与其位速率之间的对应关系。
表1 CAN总线系统任意两节鼎足之势之间的最大距离
位速率/kbps 1000 500 250 125 100
最大距离/m 40 130 270 530 620
位速率/kbps 50 20 10 5
最大距离/m 1300 3300 6700 10000
由此可见，无论从实时性、适应性、灵活性，还是可靠性上来看，CAN总线都是一种比RS-232更为优秀的串行总线。
当两台串口设备的相距较远，不能直接用RS-232把它们连接起来时，就可以把RS-232转换为CAN，通过CAN总线来实现串口设备的网络互连。
但是，RS-232和CAN在电平和帧格式上都是很大的不同。
具体表现如下：
R S-232标准电平采用负逻辑，规定+3V～+15V之间的任意电平为逻辑“0”电平，-3V～-15V 之间的任意电平为逻辑“1”电平。
而CAN信号则使用差分电压传送，两条信号线称为“CAN_H”和“CAM_L”，静态时均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，也可以叫做“隐性”；用CAN_H比CAN_L高表示逻辑“0”，称为“显性”。
显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V；
RS-232串口的帧格式为：一位起始位，八位数据位，一位可编程的第九位（此位为发送和接收的地址/数据位），一位停止位。
而CAN的数据帧格式为：帧信息+ID+数据（可分为标准帧和扩展帧两种格式）。
因此，设计时就需要有一个微控制器来实现电平和帧格式等的转换。
2 RS-232到CAN转换的硬件设计
在设计RS-232到CAN的转换装置时，用单片机AT89C52作为微处理器；用SJA1000作为CAN微控制器，SJA1000中集成了CAN协议的物理层和数据链路层功能，可被动局面对通信数据的帧处理；AT82C250作为CAN控制器和物理总线之间的接口，用于提供总线的差动发送能力和CAN控制器的差动接收能力，通过AT82C250的引脚3可选择三种不同的工作方式（高速、斜率控制和待机）。
其中引脚3接地时为高速方式；高速光隔用6N137实现，其作用是防止串入信号干扰；MAX232用来完成232电平到微控制器接口芯片TTL 电平的转换。
具体的硬件接口电路参见SJA1000的有关资源，这里不再多做说明。
但有以下几点需要注意。
（1）CAN总线两端接有一个120Ω的电阻，其作用是匹配总线阻抗，提高数据通信的抗干扰性及可靠行。
但实际上只需保证CAN网络中“CAN_H”和“CAN_L”之间的跨接电阻为60Ω即可。
（2）SJA1000的20引脚RX1在不使用时可接地（具体原因见软件设计），配合CDR.6的置位可使总线长度大大增加。
（3）引脚TX0、TX1的接法决定了串行输出的电平。
具体关系可参考输出控制寄存器OCR 的设置。
（4）AT82C250的RS引脚与地间接有一个斜率电阻。
电阻大小可根据总线通信速度作适当调整，一般在16kΩ～140kΩ之间。
（5）MAX232外围需要四个电解电容C1、C2、C3、C4，这些电容也是内部电源转换所需电容，其取值均为1μF/25V，宜选用钽电容并且位置应用量靠近芯片，电源VCC和地之间要接一个0.1μF的去耦电容。