汽车CAN总线网络稳定关联因素及设计建议1

1. 网络阻抗

如果CAN总线网络的信号衰减过大，会导致部分节点的接收信号电平低于阈值，请更换网络的传输介质，比如选择合适线径和材料的通信线缆。

当分支线过长时，请考虑为分支线单独计算并安装合适阻值的终端电阻，或考虑将整个网络分成几个小网络，通过网关来进行数据的过滤和交换，同时还可以增加总线驱动能力。当节点数量较多，或网络的等效阻抗/负载较重时，建议适当地调节终端电阻，终端电阻可以由120Ω~180Ω之间变化。

当网络的等效传输容抗过大，导致信号的传输延迟超过许可范围时，请减少网络中的电容等效器件，比如减少TVS 保护元件或者采用低容抗的原件，并避免使用平行电缆线等。

通讯电缆是影响网络阻抗的重要因素；设计之前先核对电缆的特性阻抗，优先使用双绞线、屏蔽双绞线，慎重使用平行线和PCB 方式的走线，更不能用类似网络线、电话线的低质量线缆。

同一网络中，若节点数量过多，为保障网络中驱动器与接收器的阻抗匹配，推荐选用同一型号的CAN 收发器，汽车CAN节点一般选用容错CAN收发器。

2. 位定时参数

所有 CAN 控制器都有基本接近的位定时参数设置模式。建议所有CAN 节点采用一致的通讯速率，包括各关联的通讯速率设置参数；例如完全一样的SJW 参数、采样点位置(与TESG1、TESG2 有关)等，但BRP 参数可以不同。

在通讯速率的设置中，SJW 参数取一个较小值，可以限制由毛刺引起的错误同步对目标网络的影响。采样点位于周期末端(如80%~90%之间)，可以使传播延迟有更大的容差，通讯距离可以更远；采样点位于周期中点附近，可以允许每一个CAN 节点有更大的振荡器容差，从而选择低成本的振荡器元件。

3. 负载流量

CAN-bus 网络采用多主的CSMA/CA 模式。任一时点，总线上只有1 个CAN 报文在传输过程之中；当多个CAN 节点同时开始发送CAN 报文时，高优先级的CAN 报文（低报文ID）可获得发送权。同样，一旦确定了CAN-bus 网络的通讯速率，这一网络在单位时间内可以传输的报文数量是确定并有数量限制的。

例如，1Mbps 时，1 位信息占用1uS，单个完整CAN 标准帧占用约115uS 时间，单个扩展帧占用约135uS 时间，因此，在通讯可靠的前提下，每条CAN-bus 网络可以最多传输约4000 个扩展帧。以此类推，50Kbps 时，每条CAN-bus 网络可以最多传输约200个扩展帧；10Kbps 时，每条CAN-bus 网络可以最多传输约40 个扩展帧，即500 字节左右。因此，根据网络的预定通讯速率、数据传输要求等，有必要对负载流量加以限制。例如，对于高速处理器，可以在发送每一CAN 报文帧之间适当加些等待或延时。

4. 应用层协议

CAN-bus 网络一定能确保节点所接收CAN 报文的正确性。但是，当多于2个节点的CAN-bus 网络通讯时，并不能够保证源节点一定将CAN 报文发送到目的节点（因为其他节点可能会对报文进行物理层面的响应），这也意味着可能会出现CAN 报文丢失的现象。这是由CAN2.0 规范所决定的。

选择一个有效的应用层协议，能够最大限度地解决CAN 报文丢失的问题；应用层协议至少具备全局广播、点点通讯等功能，也可以具有连接管理、资源管理、实时上传等扩展功能。主流的汽车CAN 应用层协议有SEA J1939，可以以此为参考。

 

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