神马是CAN总线？CAN总线抗干扰6要素是什么？

　　什么是CAN总线？

　　CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应"减少线束的数量"、"通过多个LAN，进行大量数据的高速通信"的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。

　　CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。

　　CAN总线抗干扰需要遵守6条准则

　　随着CAN总线在电动汽车、充电桩、电力电子、轨道交通等电磁环境比较恶劣的场合应用越来越多，信号干扰的问题已经严重影响到使用者对CAN总线的信任。究竟如何才能抗干扰？本文展示了致远电子CAN总线抗干扰的6条"军规"。

　　在汽油车时代，CAN总线遇到的干扰少之又少，即使有一些继电器和电磁阀的脉冲， 也不会有很大影响，稍微进行双绞处理，完全可以实现零错误帧。

　　可是到了电动汽车年代，逆变器、电动机、充电机等大功率设备对CAN的影响足以中断通讯，或者损坏CAN节点，如图1图2所示，就是被逆变器干扰的CAN波形。

　　面对干扰，各个汽车厂、零部件厂，测试诊断设备的厂商都纷纷研究抗干扰之"妙方"，以保证CAN稳定运行。本文就以广州致远电子有限公司15年的CAN现场故障排查经验，介绍抗干扰6条"军规"。

　　1．CAN接口增加隔离与保护

　　干扰不但影响信号，更严重的会导致板子死机或者烧毁，所以接口和电源的隔离是抗干扰的第一条"军规"。隔离的主要目的是：避免地回流烧毁电路板和限制干扰的幅度，保护控制器不死机。如图3所示，为未隔离时，两个节点的地电位不一致，导致有回流电流，产生共模信号，CAN的抗共模干扰能力是-12~7V，超过这个差值则出现错误，如果共模差超过±36V，烧毁收发器或者电路板。

　　而增加CTM1051KAT隔离模块后，如图4和图5所示。隔绝了地回流，限制了干扰幅度。

　　增加隔离后，是否万事大吉了？肯定不是，隔离只是阻挡，如果干扰强度很高，比如达到2KV浪涌，隔离也会被破坏。所以要想达到更高的防护等级，必须增加防浪涌电路。如图6所示，为致远电子高速总线标准防浪涌保护电路。

　　此保护电路可达4KV浪涌而不损坏，不过注意如果要通过2500VDC耐压测试时，需要将GDT和R3拆除，防止高压击穿导致测试不通过。

　　2. CAN线提高双绞程度

　　CAN总线为了提高抗干扰能力，采用CANH和CANL差分传输，达到效果就是遇到干扰后，可以"同上同下"，最后CANH-CANL的差分值保持不变。如图7所示。

　　可是，这种抗干扰能力，必须的条件是，CANH和CANL要很紧密地靠在一起，否则受到的干扰强度就不一样，就会导致差分信号受到干扰。所以CANH和CANL要紧密地绞在一起，通常双绞线只有33绞/米，而在强干扰场合，双绞程度要超过55绞/米才能达到较好的抗干扰效果。另外线缆的芯截面积要大于0.35~0.5 mm2 ，CAN_H对CAN_L的线间电容小于75 pF/m，如果采用屏蔽双绞线，CAN_H （或CAN_L） 对屏蔽层的电容小于110 pF/m。可以更好地降低线缆阻抗，从而降低干扰时抖动电压的幅度。

　　3. CAN线保证屏蔽效果与正确接地

　　带屏蔽层的CAN线，可以良好地抵御电场的干扰，等于整个屏蔽层是一个等势体，避免CAN导线受到干扰。如图9所示，为一个标准的屏蔽双绞线，CANH和CANL通过铝箔和无氧铜丝屏蔽网包裹，如图9所示。需要注意的是和与接插件的连接，在连接部分允许有短于25 mm 的电缆不用双绞。

　　较好的CAN屏蔽线带有2层屏蔽层，称为双层屏蔽线，其中内层的CAN_GND是与CAN收发器的地连接，外层的Shield是与外壳大地相连。内层可以平衡信号的地电位，抑制共模干扰，减少错误帧，但强干扰时收发器损坏率会提高；外层可以泄放电荷到大地，如图10所示。

使用屏蔽线后，在屏蔽层没有良好接大地前，屏蔽线是不起作用的。所以我们要选择一种接地方式。通常来说，屏蔽层单点接地可以避免地回流（不同位置的地电位不同而导致的产生电流）、多点接地可以加快高频干扰信号的泄放。