汽车CAN总线网络稳定关联因素及设计建议2

从实际汽车CAN总线网络的电磁性能、通讯效率、节点设计等各方面，为建设可靠的汽车 CAN-bus网络提供一些合理化建议。

1. 抗干扰能力

CAN-bus 网络在物理层、协议层方面可以确保节点所接收CAN 报文的正确性；但外界的电磁干扰有可能会引起总线通讯频频出现错误，严重时会使受干扰节点进入总线关闭状态（不接收和发送数据）。

设计汽车CAN-bus 节点的保护电路时，需要考虑下列因素：CAN收发器、ESD 保护、EFT保护、EMI 保护等。可选择带保护功能的CAN收发器，这些收发器集成一定程度的ESD保护，另外我们可以自己添加电路进行EMI 保护、高速光耦隔离、DC-DC电源隔离等，还可以外加总线通讯保护器。以下是一些抗干扰电路的设计建议：

1、收发器电路采用CAN-bus专用ESD 保护器件，能令产品通过8KV接触放电、16KV空气放电的ESD 测试指标。

2、接口部分采用CAN-bus 总线专用的信号共模扼流圈，比如EPCOS、TDK公司的元件，提高产品的EMI 指标。

3、采用屏蔽通讯电缆，屏蔽层采用单点接地方式。

2. 实时响应速度

对于一个已确定的车载CAN-bus网络，其报文传输时间是可以计算或预估的。例如，1Mbps时，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；当CAN-bus网络处于通讯可靠的状况时，发送报文最迟在300uS 内可以到达目标节点。

不过在信号接入网关（如双CAN网桥）、网关（CAN-LIN网关）设备，在经过网关/网桥设备的基本转换延时之后，目标节点可以稍微延时接收到通讯数据。

示例： 安装 1 个双CAN网桥，CAN 报文到达目标节点的时间约会增加至少1 倍；不过由于网桥的加入，使两个不同网络之间的信息可以实现最优的信息交换，又不会出现太大的彼此干扰。

3. 节点设计基础

每一个 CAN-bus 节点都至少由1个CAN 控制器、1 个CAN 收发器构成；另外还需要有一个微处理器来进行收发数据的处理。

所有 CAN 控制器都遵循CAN2.0A 或CAN2.0B 规范，区别仅在寄存器结构、验收过滤模式、内部缓冲区容量等。留意当前选用CAN 控制器的位定时参数，即使相近的设置模式也可能会有不同的表现方式。

CAN2.0 规范并没有规定物理层；CAN 收发器是物理层的实现方式，有可能会遵循不同的国际标准。一般来说，执行不同标准的CAN收发器之间不可以相互通讯。

汽车电子行业有ISO11898-3 即容错CAN，常用收发器有TJA1054、TJA1055 等；另一些不常用标准的单线CAN，收发器为AU5790等。

示例：物理层标准不同的各 CAN 收发器之间需要通过信号转换才能够相互通讯；在数据表达上，所有CAN 节点一致。

4. 网络兼容性

CAN2.0A/B 规范只定义了数据链路层、物理层的信号编码部分，允许用户自主选择物理层、应用层。因此，CAN-bus 网络上传输的最小通讯数据是CAN2.0规范定义的CAN 报文帧，所有CAN 节点都能够认可CAN 报文帧。

采用不同的车载网络之间之间想要进行数据交换，就需要相应的网桥、网关设备，将不同网络之间的数据进行有针对性（过滤、转换）的在两个网络之间相互转移，变成另外一个网络可以识别的信号，从而实现不同网络之间的相互通讯；否则，两个不同的网络之间直接连接要么不能通信，要么相互影响，最终导致系统极不稳定。

CAN设备在通讯时所传输的每个CAN 报文帧都具有特定的应用含义，且已由其所选择的应用层协议所决定；不同应用层协议的CAN设备相互通讯，难免会形成“鸡同鸭讲”的局面，甚至引起系统崩溃和其他危险。由此，中间连接设备承担数据翻译的功能，就是双CAN协议桥和CAN-LIN网关的作用。

示例：所有 CAN 节点都可以认可CAN 报文帧；CAN2.0A 格式的报文可以与CAN2.0B格式的报文共存于同一个网络，不同速率的节点不可以存在同一个网络中。

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