CAN总线现场工程师的“万金油”
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到现场解决CAN通讯问题,为了手到病除,致远电子的工程师除了随时携带CANScope分析仪和不同阻值的电阻外,CAN网桥也是必备“万金油”,它不但可以延长通讯距离、增加通讯节点,而且可以隔离干扰、修正波特率、改善波形、滤除/改变错误数据
1.网桥简介
can网桥是一种接收一侧CAN消息发给另一CAN网络,实现不同CAN网络耦合的设备。在实际的工程应用中经常可以看到,但是一般只是作为延长通讯距离来使用。
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图1 CAN网桥
2.定位干扰原因
当总线有干扰时,有经验的工程师能够迅速定位,但是对于新手来说却很麻烦。造成总线干扰的原因有很多,比如通过电磁辐射耦合到通讯电缆中、屏蔽线接地没处理好、隔离了通讯没有隔离电源等。通过下图我们可以推导出,现场的干扰不是通过电磁辐射进来,整车的网络也没有干扰,基本可以断定干扰就是电机驱动器的CAN通讯没隔离好。
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图2 定位干扰原因
3.隔离干扰源
当网络中出现很多的错误帧,大部分的原因是干扰造成的。受到干扰后CAN的波形如下图所示,网桥的两路CAN已经在内部做了隔离,所以利用网桥可以很好的隔离干扰源。
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图3 CAN总线干扰波形
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图4 隔离后的效果
4.救急通讯波形
有的时候为因为选择不慎,使用一些不常见的收发器或者软件设置不当,出现了通讯信号的占空比不一样,如下图所示。但是客户急于要样机测试,这时候可以利用网桥可以巧妙的避免这个问题。当然这个方法同样适用于收发器硬件设计不当,各种测试不通过等问题。由于网桥的容忍度比较高,所以网桥可以避免因为一个节点影响到整个网络。
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图5 通讯占空比异常
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图6 占空比调整过后的效果
5.CAN报文映射
由于CANopen、j1939、充电桩通讯协议以及其他的应用层协议比较复杂,数据帧定义种类繁多,在实际产品应用中难免会遇到一些诡异报文。这种报文往往会让其他节点误动作,这时候使用网桥的CAN报文映射功能,可以滤掉不想要的报文,而且还可以转换报文。
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图7 报文映射
6.改善拓扑结构
当我们在观察CAN总线波形的时候,有时候会发现下列波形,不难发现此时主抗不连续造成信号反射。造成这个原因一般是终端电阻的位置加的地方不对,而总线拓扑比较复杂,无法确定终端的位置,这个时候可以用网桥改善网络拓扑,将网络分成两段较为简单的两段。
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图8 信号反射
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图9 加网桥过后的效果