本文主要是關(guān)于can總線的相關(guān)介紹，并著重對can 端接電阻進行了詳盡的闡述。

　　can總線

　　CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network， CAN）的簡稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11898），是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計算機控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機械車輛設(shè)計的J1939協(xié)議。

　　CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率最高可達1Mbps。

　　完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理

　　CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。

　　使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制

　　CAN協(xié)議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進行編碼。采用這種方法的優(yōu)點可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點個數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識符可由11位或29位二進制數(shù)組成，因此可以定義2或2個以上不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數(shù)據(jù)段長度最多為8個字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測試數(shù)據(jù)的一般要求。同時，8個字節(jié)不會占用總線時間過長，從而保證了通信的實時性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗并可提供相應(yīng)的錯誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨特的設(shè)計，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。

　　可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信

　　CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點。CAN總線上任意節(jié)點可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點之間實現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價比高，特別適用于分布式測控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

　　結(jié)構(gòu)簡單

　　只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯誤探測和管理模塊。

　　傳輸距離和速率

　　CAN總線特點：（1） 數(shù)據(jù)通信沒有主從之分，任意一個節(jié)點可以向任何其他（一個或多個）節(jié)點發(fā)起數(shù)據(jù)通信，靠各個節(jié)點信息優(yōu)先級先后順序來決定通信次序，高優(yōu)先級節(jié)點信息在134μs通信; （2） 多個節(jié)點同時發(fā)起通信時，優(yōu)先級低的避讓優(yōu)先級高的，不會對通信線路造成擁塞; （3） 通信距離最遠(yuǎn)可達10KM（速率低于5Kbps）速率可達到1Mbps（通信距離小于40M）；（4） CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜。CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長距離小數(shù)據(jù)量，實時性要求比較高，多主多從或者各個節(jié)點平等的現(xiàn)場中使用。

　　技術(shù)介紹

　　位仲裁

　　要對數(shù)據(jù)進行實時處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求快速地進行總線分配。實時處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個快速變化的物理量，如汽車引擎負(fù)載，將比類似汽車引擎溫度這樣相對變化較慢的物理量更頻繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時。

　　CAN總線以報文為單位進行數(shù)據(jù)傳送，報文的優(yōu)先級結(jié)合在11位標(biāo)識符中，具有最低二進制數(shù)的標(biāo)識符有最高的優(yōu)先級。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計時被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。例如標(biāo)識符0111111、0100100、0100111發(fā)生位仲裁時，0100100報文將會被跟蹤，而其余報文會被丟棄。具體過程為：當(dāng)幾個站同時發(fā)送報文時，站1的報文標(biāo)識符為0111111，站2的報文標(biāo)識符為0100110，站3的報文標(biāo)識符為0100111，所有標(biāo)識符都有相同的兩位01，直到第3位進行比較時，站1的報文被丟棄，因為它的第3位為高，而其它兩個站的報文第3位為低。站2和站3報文的4、5、6位相同，直到第7位時，站3的報文才被丟棄。注意，總線中的信號持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的報文。在此例中，站2的報文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個站的報文被傳送以前，報文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報文的接收站，并且不會在總線再次空閑前發(fā)送報文。

　　CAN具有較高的效率是因為總線僅僅被那些請求總線懸而未決的站利用，這些請求是根據(jù)報文在整個系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時有很多優(yōu)點，因為總線讀取的優(yōu)先級已被按順序放在每個報文中了，這可以保證在實時系統(tǒng)中較低的個體隱伏時間。

　　對于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取 （許可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法。

　　CAN與其它通信方案的比較

　　在實踐中，有兩種重要的總線分配方法：按時間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個節(jié)點是否申請總線，都對每個節(jié)點按最大期間分配。由此，總線可被分配給每個站并且是唯一的站，而不論其是立即進行總線存取或在一特定時間進行總線存取。這將保證在總線存取時有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個站，總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配（如：EthernetCSMA/CD）。因此，當(dāng)多個站同時請求總線存取時，總線將終止所有站的請求，這時將不會有任何一個站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個總線存取是必要的。

　　CAN實現(xiàn)總線分配的方法，可保證當(dāng)不同的站申請總線存取時，明確地進行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個站同時發(fā)送數(shù)據(jù)時產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時總線不被占用。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下，以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中，如Ethernet，系統(tǒng)往往由于過載而崩潰，而這種情況在CAN中不會發(fā)生。

　　CAN的報文格式

　　在總線中傳送的報文，每幀由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報文格式，其唯一的不同是標(biāo)識符（ID）長度不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴展格式為29位。

　　在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報文的起始位稱為幀起始（SOF），然后是由11位標(biāo)識符和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位 （RTR）組成的仲裁場。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請求幀，在請求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。

　　控制場包括標(biāo)識符擴展位（IDE），指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴展格式。它還包括一個保留位 （ro），為將來擴展使用。它的最后四個位用來指明數(shù)據(jù)場中數(shù)據(jù)的長度（DLC）。數(shù)據(jù)場范圍為0～8個字節(jié)，其后有一個檢測數(shù)據(jù)錯誤的循環(huán)冗余檢查（CRC）。

　　應(yīng)答場（ACK）包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平（邏輯1），這時正確接收報文的接收站發(fā)送主控電平（邏輯0）覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個站能正確接收到報文。

　　報文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報文間有一很短的間隔位，如果這時沒有站進行總線存取，總線將處于空閑狀態(tài)。

　　CAN數(shù)據(jù)幀的組成

　　遠(yuǎn)程幀

　　遠(yuǎn)程幀由6個場組成：幀起始、仲裁場、控制場、CRC場、應(yīng)答場和幀結(jié)束。遠(yuǎn)程幀不存在數(shù)據(jù)場。

　　遠(yuǎn)程幀的RTR位必須是隱位。

　　DLC的數(shù)據(jù)值是獨立的，它可以是0～8中的任何數(shù)值，為對應(yīng)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長度。

　　錯誤幀

　　錯誤幀由兩個不同場組成，第一個場由來自各站的錯誤標(biāo)志疊加得到，第二個場是錯誤界定符

　　錯誤標(biāo)志具有兩種形式：

　　活動錯誤標(biāo)志（Active error flag），由6個連續(xù)的顯位組成

　　認(rèn)可錯誤標(biāo)志（Passive error flag），由6個連續(xù)的隱位組成

　　錯誤界定符包括8個隱位

　　超載幀

　　超載幀包括兩個位場：超載標(biāo)志和超載界定符

　　發(fā)送超載幀的超載條件：

　　要求延遲下一個數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀

　　在間歇場檢測到顯位

　　超載標(biāo)志由6個顯位組成

　　超載界定符由8個隱位組成

　　數(shù)據(jù)錯誤檢測

　　不同于其它總線，CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實上，它可以將發(fā)生的任何錯誤用信號發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯誤的方法，其中前三種為基于報文內(nèi)容檢查。

　　3.4.1循環(huán)冗余檢查（CRC）

　　在一幀報文中加入冗余檢查位可保證報文正確。接收站通過CRC可判斷報文是否有錯。

　　3.4.2 幀檢查

　　這種方法通過位場檢查幀的格式和大小來確定報文的正確性，用于檢查格式上的錯誤。

　　3.4.3.應(yīng)答錯誤

　　如前所述，被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認(rèn)。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答，那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯誤，也就是說，ACK場已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測錯誤。

　　3.4.4 總線檢測

　　有時，CAN中的一個節(jié)點可監(jiān)測自己發(fā)出的信號。因此，發(fā)送報文的站可以觀測總線電平并探測發(fā)送位和接收位的差異。

　　3.4.5 位填充

　　一幀報文中的每一位都由不歸零碼表示，可保證位編碼的最大效率。然而，如果在一幀報文中有太多相同電平的位，就有可能失去同步。為保證同步，同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個連續(xù)相等位后，發(fā)送站自動插入一個與之互補的補碼位；接收時，這個填充位被自動丟掉。例如，五個連續(xù)的低電平位后，CAN自動插入一個高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯誤，如果在一幀報文中有6個相同位，CAN就知道發(fā)生了錯誤。

　　如果至少有一個站通過以上方法探測到 一個或多個錯誤，它將發(fā)送出錯標(biāo)志終止當(dāng)前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯誤的報文，并保證網(wǎng)絡(luò)上報文的一致性。當(dāng)大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后，發(fā)送站會自動地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則，在探測到錯誤后23個位周期內(nèi)重新開始發(fā)送。在特殊場合，系統(tǒng)的恢復(fù)時間為31個位周期。

　　但這種方法存在一個問題，即一個發(fā)生錯誤的站將導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)被終止，其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此，如果不采取自監(jiān)測措施，總線系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計。為此，CAN協(xié)議提供一種將偶然錯誤從永久錯誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對出錯站統(tǒng)計評估來確定一個站本身的錯誤并進入一種不會對其它站產(chǎn)生不良影響的運行方法來實現(xiàn)，即站可以通過關(guān)閉自己來阻止正常數(shù)據(jù)因被錯誤地當(dāng)成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。

　　硬同步和重同步

　　硬同步只有在總線空閑狀態(tài)條件下隱形位到顯性位的跳變沿發(fā)生時才進行，表明報文傳輸開始。在硬同步之后，位時間計數(shù)器隨同步段重新開始計數(shù)。硬同步強行將已發(fā)生的跳變沿置于重新開始的位時間同步段內(nèi)。根據(jù)同步規(guī)則，如果某一位時間內(nèi)已有一個硬同步出現(xiàn)，該位時間內(nèi)將不會發(fā)生再同步。再同步可能導(dǎo)致相位緩沖段1被延長或相位緩沖段2被短。這兩個相位緩沖段的延長時間或縮短時間上限由再同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）給定。

　　CAN總線終端電阻的分析與配置

　　電梯通訊系統(tǒng)在過去幾十年中已經(jīng)從最初的并行通訊、RS485通訊發(fā)展到目前大量使用的CAN總線通訊。并行通訊即每個控制信號都需要單獨占用一根線向電梯主控制器傳輸，隨著電梯樓層數(shù)的增加，線纜數(shù)也隨著成倍的增加。RS485總線通信通過命令、響應(yīng)方式的通訊方式在主控制器和轎頂、操縱箱、外呼之間建立聯(lián)系；電梯主控制器定時向各個位置控制器發(fā)出查詢信號，再由各子控制器回發(fā)各自狀態(tài)。RS485采用3根線來實現(xiàn)串行通信，雖然簡化了現(xiàn)場布線，但存在靈活性、可靠性差等缺點，因而逐漸被CAN總線替代。CAN現(xiàn)場總線具備以下特點：（1）多主總線，各節(jié)點控制器均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點發(fā)送信息；（2）采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級高的節(jié)點優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，能滿足實時性要求；（3）具有點對點、一點對多點及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能；（4）CAN總線數(shù)據(jù)出錯率極低，某一節(jié)點出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤，可自動脫離總線，總線上的其它操作不受影響；（5）通信距離長，最遠(yuǎn)可達10km（5Kb/s），通信速率最高可達到1Mb/s（40m），節(jié)點數(shù)目實際可達110個；（6）CAN總線只有兩根導(dǎo)線，直接將新節(jié)點掛接在總線上即可，安裝方便。

　　目前CAN總線在電梯上主要有兩方面的應(yīng)用，其一為單臺電梯通信控制系統(tǒng)，即單臺電梯的轎廂、機房、各樓層等的通訊；其二為群控電梯通訊控制系統(tǒng)，即電梯之間的通訊。此外，部分電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也可使用CAN總線通訊。

　　3 信號反射與阻抗匹配

　　3.1 信號反射

　　根據(jù)傳輸線原理，當(dāng)信號在傳播中遇到阻抗不連續(xù)（如從傳輸線進入負(fù)載）即會產(chǎn)生反射波，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀，造成信號的缺失或失真，影響通訊質(zhì)量甚至無法正常通訊。

　　雙線的傳輸線方程：

　?。?）

　　式中：r，l，g，c分別為傳輸線單位長度的電阻、電感、電導(dǎo)和電容

　　V（z，t）和I（z，t）分別為z位置、t時刻的電壓和電流

　　t，z分別為時間軸和位移軸

　　在無耗傳輸線中有r=g=0，代入式（1）并解耦得：

　?。?）

　　式（2）解的形式為：

　?。?）

　　式中：ZC是傳輸線的特性阻抗

　　v是信號在傳輸線上的傳播速度

　　從式（3）中可以看出，傳輸線中的電壓和電流都有兩個分量，分量的位移z與時間t同向，為前向行波；中位移z與時間t反向，為后向行波，其中前向行波即為入射波，后向行波即為反射波。傳輸線上的反射特性通常用反射系數(shù)ΓL表示：

　　（4）

　　3.2 電梯CAN總線的阻抗匹配

　　通過式（4）來計算反射系數(shù)顯然比較麻煩，我們也可以通過系統(tǒng)邊界條件來計算反射系數(shù)?？紤]信號從傳輸線介質(zhì)進入負(fù)載介質(zhì)的情形，如圖1所示。在分界面電流、電壓需保持連續(xù)，不可階躍，因此有：

　?。?）

　　根據(jù)歐姆定律，有：

　?。?）

　　聯(lián)立方程組（5）（6）得：

　?。?）

　　從式（7）中可以看出，當(dāng)RL=ZC時，Γ=0，負(fù)載不產(chǎn)生反射信號。因此信號從傳輸線進入負(fù)載時不發(fā)生反射的條件是：負(fù)載電阻等于傳輸線特性阻抗，即RL=ZC，這種時候我們稱之為阻抗匹配。

　　從上面的分析中可以看出，電梯CAN總線阻抗匹配的條件是電梯CAN總線上的負(fù)載電阻等于傳輸線的特性阻抗。CAN總線使用的雙絞屏蔽線的特性阻抗為60Ω，一般CAN收發(fā)器的輸入阻抗都高達20KΩ左右，遠(yuǎn)大于傳輸線的特性阻抗。因此，需在CAN總線間并入總值約為60Ω的電阻以實現(xiàn)阻抗的匹配。

　　3.3 CAN信號的短距離傳輸

　　考慮CAN通訊信號按圖2方向傳輸，信號以速度v向z方向傳播，傳播距離L，信號上升沿斜率k，上升沿時間ts。在無阻抗匹配情況下，反射信號回到輸出端的時延，單時延很小時，反射信號將被上升沿掩蓋，不會對通訊造成影響。一般認(rèn)為當(dāng)信號時延小于ts的20%，信號的反射是可接受的，再考慮到CAN通訊實際上是CAN_H和CAN_L的差分，因此要求時延t 　　4 電梯CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

　　4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡介

　　通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有以下幾種：

　?。?）星型拓?fù)洌盒切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中一定要有一個主機，各分機通過點對點與主機相連，分機之間的通訊須通過主機轉(zhuǎn)接。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，單個分機的故障不會影響主機和其它分機之間的通訊。但由于分機之間的通訊都要通過主機才能完成，因此，一旦主機發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)通訊就無法正常工作，所以對主機的可靠性和容量要求很高；此外，每個分機都要通過點對點方式與主機連接，電纜使用量大。

　　（2）環(huán)型拓?fù)洌?a target="_blank">環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒有主機，在環(huán)型拓?fù)渲?，各?jié)點通過點點之間的鏈路組成一個閉合環(huán)路。數(shù)據(jù)在鏈路上的傳輸是單方向的，每個節(jié)點從一條鏈路上接收數(shù)據(jù)，從另一條鏈路發(fā)送出去，數(shù)據(jù)沿一個方向在網(wǎng)上環(huán)行。環(huán)型拓?fù)涞膬?yōu)點是，所需介質(zhì)長度較短；缺點是，一個節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)的故障。

　?。?）網(wǎng)型拓?fù)洌壕W(wǎng)型拓?fù)涞拿總€節(jié)點都有一條或幾條鏈路同其他節(jié)點相連。節(jié)點之間存在多條路徑傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)時就可能選擇較為空閑的通道或繞開故障點，因而網(wǎng)絡(luò)資源可以得到充分的利用。單個節(jié)點或線路的故障對網(wǎng)絡(luò)的影響較小，網(wǎng)絡(luò)可靠性較高。但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

　?。?）總線型拓?fù)洌嚎偩€型拓?fù)涫嵌嘀魍ㄓ崳總€節(jié)點都同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它采用單一總線作為傳輸介質(zhì)，所有節(jié)點通過硬件驅(qū)動接口接至總線上，任何一個節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)，其它節(jié)點都能接收。數(shù)據(jù)按組發(fā)送，各節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過地址識別，將符合的數(shù)據(jù)從總線中復(fù)制下來。總線拓?fù)涞膬?yōu)點是，所需電纜長度短，布線容易?？偩€僅僅是一個傳輸信道，沒有任何處理功能，工作的可靠性較高，擴展方便。缺點是系統(tǒng)范圍受到限制。

　?。?）樹型拓?fù)洌簶湫屯負(fù)涫菑目偩€拓?fù)溲葑兌鴣淼?。從樹根開始，每一個節(jié)點下都可以有多個分支。樹型拓?fù)涞脑S多特點與總線拓?fù)漕愃?，但是它的故障比較容易隔離和檢查。

　　4.2 CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　CAN高速標(biāo)準(zhǔn)ISO11898采用總線結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在總線的兩端各接有一個終端電阻。然而，在實際情況中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒎菄?yán)格的總線結(jié)構(gòu)，有些節(jié)點具有一定的支線長度。另外，在某些應(yīng)用中，從EMC的角度考慮，對終端網(wǎng)絡(luò)作一些調(diào)整效果可能會更好。下面簡單介紹各種總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點：

　　（1）雙終端總線。標(biāo)準(zhǔn)的雙終端總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在總線的兩端分別接一個120Ω終端電阻，總線總阻值為60Ω。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接線簡單，可靠性好，傳輸距離遠(yuǎn)，是目前電梯上最常用的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　?。?）單終端總線。CAN總線匹配的最簡單方法就是在總線上并一個60Ω的終端電阻。這種拓?fù)湎?，總線電阻為60Ω，阻抗匹配。但在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，很多節(jié)點實際上都不在總線而在支線上，其傳輸距離受限，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總線長度只有標(biāo)準(zhǔn)雙終端總線接法總線長度的50%。

　　（3）分離總線。分離總線就是在雙終端總線的基礎(chǔ)上，將單個終端電阻分成兩個阻值相同的電阻，在兩電阻之間通過一個電容接地，如圖3所示。可以看出，分離總線并不改變總線的DC特性。分離總線有兩種接地方式：1）將兩個終端均采用分離形式并單獨接地。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以優(yōu)化通訊的高頻性能。但是，將兩個終端電阻都接地以后，可能會通過地電流形成干擾性的回路電流。在這種情況下可以考慮2）只將一個終端電阻接地，這種接法則在中頻到低頻的范圍內(nèi)有更好的傳輸特性。這種總線結(jié)構(gòu)接線復(fù)雜，一般只在特定情況下使用。

　　（4）多終端總線。在某些應(yīng)用場合，如需要額外增加一個分支時，需要采用不同于總線結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這時候的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就類似于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這種情況下，可以采用多終端接法。多終端結(jié)構(gòu)就是把終端電阻（60Ω）分成兩個以上的電阻，總線上的電阻仍保證為60Ω。圖4所示是3個分支的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這種情況下，每個分支都可以看出一個終端，每個終端電阻180Ω。

　　在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，如果去除其中一個終端，總線上的的阻抗將不再完全匹配。但是，在短距離傳輸情況下仍可以正常使用。因此，這種拓?fù)淝闆r下，CAN總線通訊距離將遠(yuǎn)小于雙終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　4.3 電梯CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

　　圖5是在電梯群控CAN總線中直接并入一個匹配電阻R1=60Ω的電路圖，R1并入總線后，由于CAN收發(fā)器的阻抗遠(yuǎn)大于R1，因此，總線中的負(fù)載阻抗接近于60Ω，CAN總線達到阻抗匹配。但在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，假設(shè)A1向總線發(fā)送信號，電路中IrIm，匹配電阻右邊部分（紅色）實際上屬于支路，并不在總線中，因此，當(dāng)其長度》Lmax時，系統(tǒng)將無法正常通訊。進一步的，CAN通訊為多主總線，每個節(jié)點都同時發(fā)送和接收信號。因此，在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，匹配電阻兩端的長度都必須小于Lmax，這將大大縮短CAN總線的最大傳輸距離。

　　因此，現(xiàn)有電梯CAN通訊中一般都選擇在總線兩端各并聯(lián)一個120Ω的終端電阻，如圖6所示。這這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，總線總電阻也接近60Ω，總線阻抗匹配。各節(jié)點與總線的連接距離小，反射可以忽略。但仍應(yīng)盡量減小節(jié)點到總線間的長度，其長度應(yīng)小于Lmax。

　　在終端電阻的匹配中，終端電阻一定要放置在最遠(yuǎn)的兩端，如果其中一個放在中間位置，結(jié)構(gòu)如圖7所示。在該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，終端電阻外面的CAN收發(fā)器A1處于支路上，這將大大增加該節(jié)點的信號反射，進而影響總線通訊。

　　應(yīng)該注意，在上面的分析中，并沒有考慮線阻和節(jié)點阻抗對總線電阻的影響，在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)線長和節(jié)點個數(shù)對終端電阻進行微調(diào)，使CAN總線的總阻值盡量接近于60Ω。

　　5 結(jié)語

　　本文通過對傳輸線信號反射、CAN總線結(jié)構(gòu)等的分析，初步探討了電梯CAN總線終端電阻配置的基本原理。CAN總線終端電阻的配置應(yīng)遵循以下原則：

　　（1）終端電阻的配置應(yīng)達到CAN總線的阻抗匹配，應(yīng)使總線間的電阻等于傳輸線的特性阻抗。目前一般在CAN總線兩端各加120Ω的電阻，如果要求更高的話，可以根據(jù)總線長度、節(jié)點數(shù)量對阻值進行微調(diào)，使總線間阻值盡量接近于60Ω；（2）兩個終端電阻應(yīng)等值配置于線路相距最遠(yuǎn)的兩個節(jié)點處；（3）節(jié)點到總線間的距離應(yīng)盡量短，具體容許長度受信號頻率、線阻等因素的影響會有所不同。特別的，在外接診斷儀等臨時性設(shè)備節(jié)點時，更應(yīng)注意這點。

　　總之，電梯CAN通訊終端電阻的配置是必不可少的，加大或減小阻值都將造成通訊不穩(wěn)定甚至無法正常通訊。終端電阻的位置應(yīng)使CAN總線間的總阻值盡量接近于傳輸線特性阻抗，線路未匹配部分的長度盡量短。

　　CAN總線的干擾波

　　現(xiàn)代汽車上使用CAN總線，它是一種“雙絞線”形式，分布在各個不同電腦間，稱為“控制器局域網(wǎng)總線”技術(shù)。使用CAN總線系統(tǒng)比傳統(tǒng)的布線方式，大大簡化了線路的布局，數(shù)據(jù)傳輸速度更高、更智能和更精確。

　　CAN總線上傳輸?shù)氖歉咚傩畔?shù)據(jù)流，猶如波浪一樣，一波一波的傳輸。人們發(fā)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)流到達目的地或終端時，在其終端會發(fā)生反射，造成信息的干擾波，影響信息的正常傳輸。就如同海浪沖擊防波堤的海岸時，受到堅硬巖石的抵檔，會在海浪上疊加反射波，造成海浪的更大沖擊，也破壞原先傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

　　如何減少信息數(shù)據(jù)流在電腦終端的反射呢？人們觀察海浪時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海浪沖擊到沙灘上時，柔軟的沙灘就會吸收海浪而不會形成反射波。CAN總線上的高速信息數(shù)據(jù)流的反射波，能被什么物品吸收呢？通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，在總線的最遠(yuǎn)端，只要并聯(lián)兩個電阻就可以了。

　　圖一、CAN總線上的終端電阻是并聯(lián)的

　　CAN總線上終端電阻是并聯(lián)在總線上的，將終端電阻放于較遠(yuǎn)的電腦處，或單獨放置均是可以有效地吸收反射波的。在圖一上的兩終端阻值均為120Ω，是并聯(lián)在CAN雙絞總線兩端的，所以測量CAN高低兩線間的電阻應(yīng)為60Ω。如果不是60Ω而是120，表示有一個終端電阻斷路了。如果CAN兩線間的電阻為無穹大，表示兩個終端電阻都斷路了。若CAN兩線間的電阻為零，則表示兩條高低總線連接在一起短路了。終端電阻一旦斷路，由于干擾波不能有效的被吸收，就會造成總線傳輸?shù)男盘柌环€(wěn)定，直接影響相關(guān)電腦的正常工作。

　　圖二、終端電阻并聯(lián)在CAN雙絞總線兩端

　　如某寶馬轎車的終端電阻，單獨裝在車頭部大燈的下方，一次追尾事故造成這個終端電阻連線斷路，而維修師傅不知道其用途，就將它丟棄了。結(jié)果造成該寶馬轎車失去了一項重要的安全功能，即車輛防滑功能喪失了。其儀表盤上的防滑警告燈也報警亮起，造成車主十分擔(dān)心。經(jīng)反復(fù)仔細(xì)查找，才排除這個車輛防滑功能失效的故障。

　　由此可見，CAN總線上終端電阻是極重要的。其實測量判斷這個特定的終端電，對每位維修師傅甚至車友均不是麻煩的，都是可輕易掌握的。

　　結(jié)語

　　關(guān)于can總線的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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