CAN總線網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用時(shí)，工程師常常會(huì)建議總線支線不要太長(zhǎng)，那么為什么CAN總線支線不能太長(zhǎng)，如果某些環(huán)境下必須使用長(zhǎng)支線又該怎么辦呢？
一、CAN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞N類
控制器局域網(wǎng)CAN（Controller Area Network），是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一，最初是由德國Bosch公司設(shè)計(jì)的，為解決現(xiàn)代汽車中眾多控制單元、測(cè)試儀器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換而開發(fā)一種串行通信協(xié)議。CAN網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有線形拓?fù)洹⑿切瓮負(fù)洹湫瓮負(fù)浜?a href="http://www.nncyjs.com/zhuanti/4evX50" style="color:#4595e6;" target="_blank">環(huán)形拓?fù)?/a>等。
線形結(jié)構(gòu)如下圖所示，其特點(diǎn)是一條主干總線，在總線上分出支線到各個(gè)節(jié)點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)在于布線施工簡(jiǎn)單，阻抗匹配規(guī)則固定，接線比較方便，缺點(diǎn)是拓?fù)洳粔蜢`活，在一定程度上影響通訊距離；
星形拓?fù)淙缦聢D所示，其特點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過中央設(shè)備連到一起，優(yōu)點(diǎn)是容易擴(kuò)展，缺點(diǎn)是一旦中央設(shè)備出故障會(huì)導(dǎo)致總線集體故障，而且分支線長(zhǎng)不同，阻抗匹配復(fù)雜，可能需要通過一些中繼器或集線器進(jìn)行擴(kuò)展；
樹形拓?fù)淙缦聢D所示，其特點(diǎn)是分支比較多，且分支長(zhǎng)度不同，優(yōu)點(diǎn)是布線方便，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜，阻抗匹配困難，通訊中極易出現(xiàn)問題，必須加一些集線器設(shè)備；
環(huán)形拓?fù)淙缦聢D所示，其特點(diǎn)是將CAN總線頭尾相連，形成環(huán)狀，優(yōu)勢(shì)是線纜任意位置斷開，總線都不會(huì)出現(xiàn)問題，缺點(diǎn)是信號(hào)發(fā)射嚴(yán)重，無法用于高波特率和遠(yuǎn)距離傳輸。
雖然CAN總線可以有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌趯?shí)際應(yīng)用當(dāng)中比較推薦使用線形拓?fù)洌以贗OS-11898-2中有高速CAN物理層規(guī)范，其中推薦的CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟彩蔷€形拓?fù)洌旅婢歪槍?duì)線形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)CAN支線過長(zhǎng)問題進(jìn)行分析。
二、支線過長(zhǎng)帶來的問題
在講CAN支線之前，我們來看一個(gè)CAN的波形圖，如下圖所示，大家仔細(xì)查看CAN波形圖，會(huì)發(fā)現(xiàn)CAN波形上存在明顯的上升沿和下降沿臺(tái)階現(xiàn)象，因?yàn)榕_(tái)階的存在，從而引起波特率變化，導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)采樣出錯(cuò)（也稱位寬錯(cuò)誤）。
邊沿臺(tái)階出現(xiàn)的源頭主要是CAN節(jié)點(diǎn)的分支，分支過長(zhǎng)形成的反射就變強(qiáng)，將會(huì)導(dǎo)致位寬度失調(diào)的錯(cuò)誤。ISO11898中只規(guī)定1M波特率下分支不超過0.3米，支線過長(zhǎng)會(huì)直接導(dǎo)致總線阻抗匹配問題發(fā)生，阻抗匹配是指信號(hào)源或者傳輸線跟負(fù)載之間達(dá)到一種適合的搭配，阻抗匹配主要為了調(diào)整負(fù)載功率和抑制信號(hào)反射，所以一旦阻抗匹配出現(xiàn)問題，就出現(xiàn)了上圖中的上升沿和下降沿的臺(tái)階。
三、解決支線過長(zhǎng)的辦法
如果我們的總線存在支線過長(zhǎng)的問題，那么該怎么辦呢？我們下面提供幾種解決方案：
1. 減小分支長(zhǎng)度
在CAN網(wǎng)絡(luò)布局的根源上解決問題的方式就是減少CAN節(jié)點(diǎn)的分支長(zhǎng)度，從而降低信號(hào)反射，保證位寬的穩(wěn)定性。如上圖波形實(shí)驗(yàn)中，其它條件不變，只將分支長(zhǎng)度減少為20cm，此時(shí)并沒有看到邊沿臺(tái)階的出現(xiàn)。由此可見，減少分支長(zhǎng)度是消除邊沿臺(tái)階的最直接方式。
2. 長(zhǎng)分支上加適當(dāng)電阻
在網(wǎng)絡(luò)布局無法改變，分支引起的信號(hào)反射必須存在的情況下。最實(shí)用的方法就是在長(zhǎng)分支末端加上電阻，消除信號(hào)反射。同樣的在上述實(shí)驗(yàn)中，在分支節(jié)點(diǎn)處加上一個(gè)200Ω的電阻，其它條件不變進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)。下圖為實(shí)驗(yàn)的CAN波形圖，此時(shí)可以看到邊沿臺(tái)階已被消減，但是加了電阻之后差分電壓變小，注意差分電壓不得小于0.9V。這里值得一提的是：阻值大于500Ω的電阻吸收反射的能力很弱，所以在末端掛電阻的時(shí)候應(yīng)小于500Ω。
3. 增加CAN中繼器或集線器
當(dāng)然很多場(chǎng)合是在出現(xiàn)了問題之后才發(fā)現(xiàn)支線過長(zhǎng)，當(dāng)重新布線或更改節(jié)點(diǎn)本身都無法操作的情況下，我們也有解決方案，那就是在過長(zhǎng)的支線上增加CAN中繼器，典型的如致遠(yuǎn)電子CANBridge，甚至可以支持不同波特率的CAN網(wǎng)絡(luò)的連接。
更多的方法可以參考之前推送的文章《【CAN總線冷知識(shí)】邊沿臺(tái)階是怎么來的？》。
所以無論是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，都告訴我們要保證CAN總線網(wǎng)絡(luò)良好運(yùn)行，其支線長(zhǎng)度不能過長(zhǎng)，為了CAN保證CAN網(wǎng)絡(luò)的健康，請(qǐng)大家一定要規(guī)范使用。
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史海拾趣
面對(duì)全球電子市場(chǎng)的不斷擴(kuò)張，Artaflex公司制定了全球化的發(fā)展戰(zhàn)略。公司通過設(shè)立海外分支機(jī)構(gòu)、拓展國際市場(chǎng)、參與國際展會(huì)等方式，不斷提升品牌知名度和市場(chǎng)份額。同時(shí)，公司還積極引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力。這一戰(zhàn)略的實(shí)施使得Artaflex在全球電子行業(yè)中占據(jù)了重要地位。
為了滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求，1928年，Belden在印第安納州里士滿開設(shè)了一家專為制造電線而設(shè)計(jì)的新工廠。這家工廠的建立極大地提升了公司的產(chǎn)能和效率，為公司的進(jìn)一步發(fā)展提供了有力保障。在隨后的幾十年里，隨著第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)和戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，里士滿工廠經(jīng)歷了多次擴(kuò)建和升級(jí)，逐漸成為百通最大的制造工廠之一。
1902年，Joseph C. Belden在美國伊利諾伊州芝加哥創(chuàng)立了Belden公司。在創(chuàng)立初期，公司主要生產(chǎn)電線和電纜產(chǎn)品，并逐漸在行業(yè)內(nèi)嶄露頭角。1905年，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和研究，Belden公司成功研發(fā)出“Beldenamel”絕緣材料，這種靈活的搪瓷絕緣材料極大地提升了線纜的性能和可靠性，為公司的早期發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
隨著業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，Belden公司于1910年搬遷至芝加哥更大的區(qū)域，并在產(chǎn)品線上增加了橡膠絕緣電線。這一舉措不僅擴(kuò)大了公司的生產(chǎn)規(guī)模，也進(jìn)一步豐富了產(chǎn)品種類，滿足了市場(chǎng)的多樣化需求。隨后，百通工程師于1927年發(fā)明的軟橡膠塞技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)了公司的技術(shù)創(chuàng)新和業(yè)務(wù)拓展。
隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高，BROTHER公司也積極踐行環(huán)保理念，推動(dòng)綠色生產(chǎn)。公司注重節(jié)能減排和資源循環(huán)利用，采用環(huán)保材料和生產(chǎn)工藝，減少對(duì)環(huán)境的影響。同時(shí)，BROTHER還開展了一系列環(huán)保公益活動(dòng)，宣傳環(huán)保理念，提高公眾環(huán)保意識(shí)。通過踐行環(huán)保理念，BROTHER不僅贏得了社會(huì)的認(rèn)可和尊重，還為公司的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
以上五個(gè)故事只是BROTHER公司在電子行業(yè)發(fā)展歷程中的一部分縮影。實(shí)際上，BROTHER的發(fā)展還涉及更多的細(xì)節(jié)和方面。但無論如何，BROTHER始終堅(jiān)持創(chuàng)新、質(zhì)量、服務(wù)和環(huán)保的理念，不斷追求卓越和完美，為電子行業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
CETC深知人才是企業(yè)發(fā)展的根本。因此，公司一直注重人才培養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)建設(shè)。公司設(shè)立了完善的培訓(xùn)體系，為員工提供各種學(xué)習(xí)和發(fā)展的機(jī)會(huì)。同時(shí)，CETC還積極引進(jìn)國內(nèi)外優(yōu)秀人才，打造了一支高素質(zhì)、專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)。這支團(tuán)隊(duì)在公司的各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用，為公司的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展提供了有力保障。
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