针对CAN总线传输距离问题的两种解决方案

　　1、 CAN总线简介

　　1.1 CAN总线发展概况

　　CAN网络原本是德国Bosch公司为欧洲汽车市场所开发的，希望此项技术取代原本昂贵的汽车配线。CAN网络具有反映可靠度高的特性，使用于实时处理的场合，例如汽车防锁死系统、安全气囊等。今天此项通讯协议已得到广泛应用，其特色不仅在汽车工业，在工业控制的其他领域也发挥了其强大的能力。CAN总线在国内发展已经二三十年了，很多关于CAN的产品也已经开发和广泛使用，如：变电厂、机场、污水处理厂等。

　　1.2 CAN总线存在的问题

　　尽管CAN总线有很多优点，但是下面两点却制约着其发展，即：CAN总线的瓶颈问题。

　　(1) 传输距离最大只能达到10Km，而且并不是真正的可靠传输;

　　(2) 节点数量最多只能有110个。

　　下面将针对CAN总线瓶颈问题(1)做详细的讨论。

　　2、 针对CAN总线传输距离问题提出的方案

　　2.1 CAN总线结构

　　CAN总线系统一般连接结构如图(以芯片82C250为例)所示，R=120Ω。(注：图中仅画出了一个智能设备，实际中可以最多达110个)

　　图1 CAN总线系统结构示意图

　　CAN总线一般都是利用在环境比较恶劣，控制室与现场比较远的场合。总线距离达到8Km以上时，其单向线路电阻将达到100Ω，而两端的终端电阻为120Ω(不考虑智能设备本身电阻，认为其电阻为无限大)。其等效电路为图2：

　　图2 CAN总线电路等效图

　　对于CAN接收器而言能够识别的电压要大于0.8V，一般为0.9V以上。

　　2.2 针对传输距离问题所作的尝试方案

　　从上面的电路图以及数据分析可以看出：在距离偏远时，总线线电压已经处于临界识别状态，其数据很难正常接收(已经没有可靠性可言)。为此我们尝试采用以下几个方案进行了实验。

　　2.2.1 在线路中直接加两个发送芯片

　　该方案就是在总线线路中直接加入两个发送芯片(采用82C250为例)，并把发送芯片的管脚TXD和RXD对连。其连接电路如下：

　　图3 发送芯片连接电路图

　　整个电路看似很正常，把左边的数据传输到右边，右边的数据传输到左边，实际上此电路是无法使用的。此电路接入总线后，只要在总线上有一个显性电平出现，那么整个电路将永远呈现显性电平。原因在于每个期间都有延迟(虽然是仅仅几个ns延迟)，假设从电路左边收到一个显性电平，经过左右两个82C250芯片延迟Tns后传输到右边CAN总线，另外82C250芯片本身具有同时发送、接收功能，那么右边的82C250芯片同时把右边CAN总线的显性电平又传送到左边，这样就形成了一个回路，使得总线永远处于显性状态。