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1 Technical Note CAN-bus 应用技术 TN V2.00 Date:2013/08/25 工程技术笔记类别内容现场总线 CAN-bus 关键词波特率通讯距离拓扑结构通讯电缆终端电阻连接器本文简介建设一个实际的 CAN-bus 网络时, 对通讯电摘要缆总线连接器的选择与计算, 以及一些保障通讯可靠提高抗干扰能力的经验措施广州致远电子股份有限公司

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3 目录适用范围... 1 电缆选择最低要求电缆选择的要素电缆选择的极限值电缆结构电缆有效电阻 DB9 连接器的有效电阻电缆适用类型示例取决于电缆长度的波特率 CiA 推荐的位定时采用本文 CAN 接口时最大的导线长度布线长度节点数量线缆线径之间的关系... 7 插座的选择配线和连接 DB9 连接方式的插座与插头 OPEN5 连接器布线规范与终端电阻选择直线型拓扑结构手牵手式连接 T 型分支式连接使用 CAN 网桥中继器的连接使用 CAN 光纤转换器的连接星型拓扑结构等长星型连接使用 CAN 集线器的连接参考资料免责声明

4 1. 适用范围本文档说明建设一个实际的 CAN-bus 网络时, 对通讯电缆总线连接器的选择与计算, 以及一些保障通讯可靠提高抗干扰能力的经验措施 1

5 2. 电缆选择 2.1 最低要求通常,CAN-bus 总线采用差分信号传输方式, 以双绞线作为物理层, 需要有 2 根线作为差分信号线 (CAN_H CAN_L) 如果使用屏蔽双绞线, 屏蔽层应被连接到 CAN_Shield 或外壳 2.2 电缆选择的要素线长如果外部干扰比较弱,CAN-bus 总线中的短线 ( 长度 <0.3m, 例如在 T 型连接器 ) 可以采用扁平电缆通常, 用带屏蔽层的双绞线作为差分信号传输线会更可靠带屏蔽层的双绞线通常被用作长度大于 0.3m 的电缆波特率由于取决于传输线的信号延迟时间,CAN-bus 总线的通讯距离可能会随着波特率减小而增加外界干扰必须考虑外界干扰, 例如由其他电气负载引起的电磁干扰尤其注意有大功率电机运行或其它在设备开关时容易引起供电线路上电压变化的场合如果无法避免出现类似于 CAN-bus 总线与电压变化强烈的供电线路并行走线的情况,CAN 总线可以采用带双屏蔽层的双绞线特征阻抗所采用的传输线的特征阻抗约为 120Ω 由于 CAN-bus 总线接头的使用,CAN-bus 总线的特征阻抗可能发生变化因此, 不能过高估计所使用电缆的特征阻抗有效电阻所使用电缆的电阻必须足够小, 以避免线路压降过大, 影响位于总线末端的接收器件为了确定接收端的线路压降, 避免信号反射, 在总线两端需要连接终端电阻 2.3 电缆选择的极限值电缆结构为了避免受到外界干扰的影响, 传输数据的电缆通常使用带有屏蔽层的双绞线, 并且屏蔽层要接到参考地下面的图 2.1 图 2.2 分别列出了带单 / 双屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接线示范 Wire str ucture CAN_H CAN_L CAN_GND Shielded wire with transposed wires Sign al assig nment of wir e and conn ection of earthing and terminator CAN wire with connectors DSUB9 connector (female or male) CAN_GND pin designation (at wire shield) 1 n.c. CAN_L n.c. 5 n.c. 6 n.c. CAN_H 7 8 n.c. 9 n.c. connector case n.c. n.c. = not connected DSUB9 connector (female or male) pin designation n.c n.c. 4 n.c. 5 n.c. 6 7 n.c. 8 n.c. 9 n.c. connector case earth (PE) 图 2.1 单屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接 2

6 CAN_H CAN_L CAN_GND Shield Wire str ucture Double Shield ed wire with transposed wires Do not connect to earth at this point! Signal assi gnment of wire and conn ection of earthing and terminator CAN wire with connectors DSUB9 connector (female or male) Shield pin designation (at outer wire shield) 1 n.c. CAN_L n.c. 5 6 n.c. CAN_H 7 CAN_GND 8 n.c. (at inner wire shield) 9 n.c. connector case n.c. = not connected DSUB9 connector (female or male) pin designation n.c n.c. 4 5 n.c. 6 7 n.c. 8 n.c. 9 connector case earth (PE) 图 2.2 双屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接在使用双层屏蔽线的双绞线时, 使用者必须注意 : 电缆的外屏蔽层只能通过一个连接器的外壳连接到大地上由于连接器的外壳一般与已接地的设备前面板相连接, 连接到到外屏蔽层的连接器外壳和连接器的 5 针在网络中一点连接这可以被应用到类似的内屏蔽层也接地的设备上电缆有效电阻国际标准 ISO/DIS 有以下推荐值 : 直流电压参数终端电阻与波特率近似值, 可以参考表 2.1 表 2.1 与传输线长度相关的电缆直流参数推荐值电缆 1*) 总线长度直流电阻导线截面积终端电阻最大波特率 0 40m 70mΩ/m 0.25 mm² ~0.34 mm² 1Mbps 124Ω/1% AWG23, AWG22 at 40m 40m 300m <60mΩ/m 0.34 mm² ~0.6 mm² >500Kbps 127Ω/1% 2*) AWG22, AWG20 at 100m 300m 600m <40mΩ/m 0.5 mm² ~0.6 mm² >100Kbps 127Ω/1% 2*) AWG20 at 500m 600m 1km <20mΩ/m 0.75 mm² ~0.8 mm² >50Kbps 127Ω/1% 2*) AWG18 at 1km 1) 电缆交流参数推荐值 :120Ω 特征电阻 5ns/m 延时 ; 2) 为了把电缆直流电阻引起的电压衰减降到最小, 较大的终端电阻值 ( 例如选用非标准的 150~300Ω; 而在 ISO11898 标准中, 提供的参考值为 118Ω<R T <130Ω 范围 ) 有助于增加总线长度 DB9 连接器的有效电阻当确定电缆的电压衰减后, 连接器的传输电阻也需要考虑在电缆电阻中依照生产商的规范,e.g. DB9 连接器每个触点的容抗在 2.5mΩ 和 10mΩ 之间, 每个插头的有效电阻增加 5mΩ 到 20mΩ 电缆适用类型示例以下表 2.2 列出了一些 CAN 双绞线 / 屏蔽双绞线的电缆型号这个型号清单只是作为一个参考, 并不要求与表格中完全一致用户根据其应用领域决定里使用哪种类型的电缆在决定使用何种电缆之前, 请参考来自生产商的电缆技术参数 3

表 2.2 一些推荐的电缆类型 RVVP 屏蔽线双绞屏蔽线型号芯数 X 标称截面 (mm 2 ) 导体结构 (No./mm) 通讯距离 ( 米 ) RVVP 2X0.50 2X28/0.15 双绞镀锡铜编织 RVVP 2X0.75 2X24/0.20 双绞镀锡铜编织 1000 RVVP 2X1.00 2X32/0.20 双绞镀锡铜编织 3000 ZR RVVP 2X1.

7 表 2.2 一些推荐的电缆类型 RVVP 屏蔽线双绞屏蔽线型号芯数 X 标称截面 (mm 2 ) 导体结构 (No./mm) 通讯距离 ( 米 ) RVVP 2X0.50 2X28/0.15 双绞镀锡铜编织 RVVP 2X0.75 2X24/0.20 双绞镀锡铜编织 1000 RVVP 2X1.00 2X32/0.20 双绞镀锡铜编织 3000 ZR RVVP 2X1.00 阻燃 2X32/0.2 双绞镀锡铜编织 RVVP 2X1.50 2X48/0.2 双绞镀锡铜编织 5000 ZR RVVP 2X1.50 阻燃 2X48/0.2 双绞镀锡铜编织 RVVP 2X2.50 2X49/0.25 双绞镀锡铜编织 1) 以上电缆的信息来自深圳淩宇线缆公司, 见网址 : 标注 RVV 为普通双绞线,RVVP 为屏蔽双绞线 ( 新国标将双绞型独立出来, 为 RVSP 而 RVVP 默认为非双绞的线缆 ) 国外也有专门生产 CAN-bus 网络或 DeviceNet 网络的电缆厂商, 比如美国百通电缆公司, 他们专门生产的电缆适合于各种复杂的通讯网络工程项目表 2.3 表 2.4 列出了该公司推荐的 DeviceNet 电缆选型表 2.3 推荐的 DeviceNet 电缆类型 (1) 4

表 2.4 推荐的 DeviceNet 电缆类型 (2) 2.4 取决于电缆长度的波特率 2.4.1 CiA 推荐的位定时表 2.

8 表 2.4 推荐的 DeviceNet 电缆类型 (2) 2.4 取决于电缆长度的波特率 CiA 推荐的位定时表 2.5 为 CiA 提供的波特率以及相应的 SJA1000 PCA82C200 PCA82527 芯片的位定时控制寄存器 BTR0 BTR1 设定值国际标准中的总线长度规范, 尤其是在高波特率下 (>500kbps), 与本文的实际规范不同其原因能在于本文的规范是以接口延时作为影响 CAN 信号传输主要因素时最坏的情况下制定的实际应用表明, 通常, 使用本文推荐的接口参数能延伸到更长的距离当然, 如果你使用 CiA 推荐的波特率, 是没有任何问题的如果总线上连接有其它生产商的总线模块, 则应该引起注意表 2.5 CAN 网络位定时标准 ( 采用晶振为 16MHz) 波特率每位的时间份 BTR0 BTR1 位时间时间份额值采样点位置总线长度额数量 [HEX] [HEX] 1 Mbps 6tq 1μs 8 125ns 25 m (750ns) Kbps 8tq 1.25μs ns 50 m (1us) Kbps 14tq 2μs ns 100 m (1.75us) 00 1C 250 Kbps 14tq 4μs ns 250 m (3.5us) 01 1C 125 Kbps 14tq 8μs ns 500 m (7us) 03 1C 100 Kbps 14tq 10μs ns 650 m (8.75us) 04 1C 50 Kbps 14tq 20μs us 1 km (17.5us) 09 1C 20 Kbps 14tq 50μs us 2.5 km (43.75us) 18 1C 10 Kbps 14tq 100μs us 5 km (87.5us) 31 1C 1) 注意 : 总线长度的整数值是以 5ns/m 的电缆延时为基础的, 而假定的内部延时依赖于这些波特率 1M...800Kbps;500k...250Kbps;300ns;125k...100Kbps;450ns;50k...10Kbps:1.5tq 更多的信息参考 CiA 的出版物 5

9 2.4.2 采用本文 CAN 接口时最大的导线长度使用本文推荐的 CAN 接口方式时, 最大的导线长度可以根据下面的方程式来计算 : tx cable delay l MAX = (t x = t SAMPLING - t DELAY ) 公式 l MAX ( ) t 1 2 t + t + 2 t = 2 cable delay s rxdel txdel opto ( ) s1 0 brp seg1 sjw 1 公式 2-2 t = T T T T + (t s1 = 采样点 ) 公式 2-3 各项参数说明如下 : T 0 = 2/16 MHz = 125 ns ( 对于常用的 SJA1000 芯片 ) T brp = BTR0x + 1 (BTR0x = CAN 控制器 BTR0 寄存器内容以 0x3F 掩蔽 (->BTR0 寄存器位 6...0)) T seg1 = BTR1x + 1 (BTR1x = CAN 控制器 BTR1 寄存器内容以 0x0F 掩蔽 (->BTR1 寄存器位 3...0)) T sjw = sjw + 1 ( 采样点跳转宽度 ;sjw = BTR1 寄存器内容以 0xC0 掩蔽 (-> BTR1 的位 7 和 6), 值的范围 0..3) trxdel = max. 62 ns (CAN 控制器延时 ) 50 ns ( 实测值 ) ttxdel = max. 40 ns (Tx) (CAN 发送器 82C250 的延时值 ) max. 80 ns (Rx) 30 ns ( 连到 HCPL710x 的典型延时 ) topto = max. 40 ns (HCPL710x 光偶延时 ) typ. 28 ns 15 ns ( 连到 82C250 的典型延时 ) Cable delay = 5.5 ns/m ( 双绞线典型值 ( 有效长度 ), 厂商规范, 见前面的 CiA 标准 ) 因此, 对于 CAN 控制器 SJA1000,82527 或 8xC591 芯片, 以下方程的结果 ( 在 5.5 ns/m 电缆延时的情况下, 所有时间单位为 ns) 见表达式 : l MAX { } ( ) ( ) ( ) ( ) 125ns BTR0x 1 BTR1x 1 sjw trxdel ttxdel 2 t opto = 11ns m 公式 2-4 表 2.6 为导线最大长度的典型值和一些波特率情况下导线的最小长度导线最大长度的典型值符合本文的经验值, 并经过实际测量的证实本文所列数据已经过标准测试并遵循 1Mbps 特定值检查最小有效线长已经被使用在厂商规范中最差延时的场合这些线长不能通过测量来证实, 因为元件的延时都很正常且好于最差场合规范的规定由温度引起的延时的显著变化可以被排除通常由器件生产误差引起的延时的偏移比温度引起的要大请注意带有终端电阻的网络构成了这些规范的基础每个线上的电阻 ( 如较长的支线 ) 会引起有效线长的减少 6

表 2.6 标准波特率时的导线最大长度导线最小长度导线最大长度 lmax [m] 37 59 80 130 180 270 420 570 710 1000 1400 2000 3600 5400 7300 1*) 导线最小长度 2*) lmin [m] 波特率 [kbps] 20 1000 42 800 65 666.6 110 500 160 333.

10 表 2.6 标准波特率时的导线最大长度导线最小长度导线最大长度 lmax [m] *) 导线最小长度 2*) lmin [m] 波特率 [kbps] SJA1000 寄存器 BTR0 [HEX] BTR1 [HEX] C C 02 1C 03 1C 43 2F 45 2F 47 2F 4B 2F 53 2F 5F 2F 67 2F 1*) 延时 2*) 延时 t rxdel = 50 ns t rxdel = 62 ns t txdel = 30 ns t txdel = 60 ns t opto = 15 ns t opto = 40 ns T DEL = 110 ns T DEL = 202 ns 2.5 布线长度节点数量线缆线径之间的关系布线长度节点数量线缆线径三者者之间存在非常紧密的关系如图所示, 为截图 CANopen 规范标准的关系图通常情况下需要先确定传输距离和节点数量, 然后决定采用什么线缆图 2.3 布线长度节点数量线缆线径的比例关系 7

11 3. 插座的选择 3.1 配线和连接 CAN 网络的拓扑结构是直线式的 ; 对比星形或环形网络, 网络有两个端点在两个端点上, 都有 1 个大约 120Ω 的终端电阻被连接在 CAN_H 和 CAN_L 信号线上请确认你总是在总线两端使用单独的终端电阻, 因为当在将来对网络作出一些改变时, 在总线接头或 PCB 里的电阻很难被发现针式的或孔式的 9 针 DB9 连接器都可以被用作 CAN 总线接头 CAN-Board e.g. PCI/ 405, CAN-US B, VME-CAN2, et c. Net 1 Net 2 Connecting CAN_GND to Protective Conductor PE PE Terminator with PE Connector T-Connector Order-no.: C CAN_H CAN_L CAN_GND Female Connector Male Connector Male Terminator (Order-no.: C ) Female Terminator (Order-no.: C ) l< 0,3 m T-Connector C T-Connector C T-Connector C T-Connector C Terminator l< 0,3 m l< 0,3 m l< 0,3 m l< 0,3 m CAN-CBM- DIO8 CAN-Cable Order-no.: C CAN-CBM- AI4 CAN-Cable Order-no.: C CAN-CBM- COM1 CAN-Cable Order-no.: C e.g. CAN-SPS Interface CSC595/2 or CAN-PC Board 图 3.1 CAN-bus 网络的配线与连接一些 CAN-bus 模块支持这种总线结构, 因为他们有两个不同的 DB9 型插座 : 一个连接输入线, 另一个连接输出线如果一个模块被从链接上移除,CAN 总线能立即互相连接, 因为一个有孔式的 DB9 连接器而另一个有一个针式的 DB9 连接器通常情况下, 总线端点仅有一个 CAN 连接的设备它的连接可以通过一个 T 型连接器总线末端支线长度应尽可能的短通常, 接近 0.3m 的长度是可以得到保证的参考电位对 CAN 总线有影响, 因为每个模块彼此之间是相互隔离的参考电位在网络中的某一点被接地请确认只有一个接地点, 否则会在 CAN_GND 线上形成地环流如果连接了一个没有电气隔离的 CAN 接口, 产生的效果就像连地因此, 最多只能连接一个没有电气隔离的 CAN 接口所有 CAN 产品都应该具备电气隔离接口实际上如果模块没有电气隔离接口, 将在模块手册里被特别提及如果使用单层屏蔽电缆时, 作为 CAN_GND 的屏蔽线不能连接到 DB9 接头的屏蔽层, 只能与 pin 3 和 / 或 pin 6 连接屏蔽层肯定在某一点处被接地 (PE) 因此, 可以采用特殊的连地的终端如果使用了双层屏蔽电缆, 对于内屏蔽层, 类似于单层屏蔽电缆屏蔽层的应用 : 作为 CAN_GND 信号线且在某一点处接地 (PE) 外屏蔽层同样应该在某一点处接地 (PE) 但不是作为 CAN_GND 而是, 外屏蔽层应该总是被连接到 DB9 插座的接头屏蔽层如果连接器没有屏蔽层 ( 如扁平电缆连接器 ) 外屏蔽层还需要连接到 pin 5 以确保可靠的接地 8

图 3.2 CAN-bus 网络的线缆与连接器以下列表说明了组建 CAN 网络时应该遵守的规则 : 表 3.1 CAN-bus 网络的连接规则序规则说明 1 网络两端必须有两个范围在 118Ω<RT<130Ω 的终端电阻 ( 在 CAN_L 和 CAN_H 信号之间 )! 2 参考电位 CAN_GND 在某一点处连接到地 (PE) 那里必须是一点接地!

12 图 3.2 CAN-bus 网络的线缆与连接器以下列表说明了组建 CAN 网络时应该遵守的规则 : 表 3.1 CAN-bus 网络的连接规则序规则说明 1 网络两端必须有两个范围在 118Ω<RT<130Ω 的终端电阻 ( 在 CAN_L 和 CAN_H 信号之间 )! 2 参考电位 CAN_GND 在某一点处连接到地 (PE) 那里必须是一点接地! 3 当使用双层屏蔽电缆时, 外屏蔽层在某一点处连接到地那里也必须是一点接地! 4 没用的支线必须尽可能的短 ( 长度 <0.3m)! 5 使用适当的电缆类型! 必须确定电缆的电压衰减! 6 确保不要在干扰源附近布置 CAN 总线如果不得不这样做, 建议使用双层屏蔽电缆 3.2 DB9 连接方式的插座与插头表格 3-2 说明了 CAN 总线的 9 针 DB9 连接器 ( 公头 )( 与 CiA 协会的 DRP303-1 标准一致 ) 的引脚分配通常的产品中,CAN 模块或 CAN 开发板只分配 CAN_H CAN_L 信号, 就可以正常通讯因此, 未加说明时, 大多数连接电缆中不需要分配其他信号表 3.2 DB9 针式连接器信号引脚信号 CAN_GND 6 1 保留 CAN_H 7 2 CAN_L 保留 8 3 CAN_GND (CAN_V+) 9 4 保留 CAN_SHIELD 9

CAN_L CAN_H CAN 信号线 CAN_GND CAN 物理层的参考电平连接到屏蔽层或者当使用双层屏蔽电缆时, 连接到内屏蔽层 (GND) 可选的 GND 和 CAN_V+ 的参考电平 ( 在本文开发板上分配给 CAN_GND) CAN_SHIELD CAN 屏蔽层, 部分地合也标为 FG 当使用双层屏蔽电缆时,CAN_SHLD 连接到外屏蔽层和 DB9 连接器的屏蔽壳并且,

5mm 2 的普通双绞线屏蔽双绞线 ; 另外, 外壳上设有可以改变内建 120Ω 终端电阻的拨动开关, 可以方便地用作为 CAN-bus 网络终端连接器, 或三通连接器图 3.3 TEZ-C01 连接器为 TEZ-C01 连接器的外观示意图图 3.

13 CAN_L CAN_H CAN 信号线 CAN_GND CAN 物理层的参考电平连接到屏蔽层或者当使用双层屏蔽电缆时, 连接到内屏蔽层 (GND) 可选的 GND 和 CAN_V+ 的参考电平 ( 在本文开发板上分配给 CAN_GND) CAN_SHIELD CAN 屏蔽层, 部分地合也标为 FG 当使用双层屏蔽电缆时,CAN_SHLD 连接到外屏蔽层和 DB9 连接器的屏蔽壳并且, 外屏蔽层被连接到 pin 5 以保证当使用没有屏蔽连接的连接器时, 可靠的接地 (CAN_V+) 可选的,CAN 接口的电压源 (+7V<V+<+13V) 大多数本文开发板不要求通过总线供电, 如果需要采用总线供电, 不管用何种方法, 确保电源线在信号线的第一层屏蔽层外, 且为了保此较低的电压衰减, 应使用足够粗的线广州致远电子提供 TEZ 系列连接器, 最大可以连接线径为 1.5mm 2 的普通双绞线屏蔽双绞线 ; 另外, 外壳上设有可以改变内建 120Ω 终端电阻的拨动开关, 可以方便地用作为 CAN-bus 网络终端连接器, 或三通连接器图 3.3 TEZ-C01 连接器为 TEZ-C01 连接器的外观示意图图 3.3 TEZ-C01 连接器 TEZ-C01/02/03 连接器可用于高达 1Mbps 速率的 CAN-bus 网络中, 可以提供总线电缆快速, 方便, 可靠的连接功能 TEZ-C01/02/03 连接器用于实现现场设备快速连接到 CAN-bus 网络, 也可以作为网络终端连接器三通连接器标准转换器使用适用以下场合 : 快速连接 CAN-bus 现场设备到 CAN-bus 网络, 提供电缆快速接线的方法用于 CAN-bus 网络的两个终端节点, 作为集成 120 欧姆电阻的总线端接器用于 CAN-bus 网络的中间节点, 作为网络中的三通连接器 120 欧姆的终端电阻已经集成在 TEZ-C01/02/03 连接器中, 在外部通过一个滑动开关来启动 : 外部的标识 ON 位置表示使用内置的 120 欧姆终端电阻 ; OFF 位置表示断开 ( 不使用 ) 内置的 120 欧姆终端电阻除此之外, 高质量的屏蔽式连接器外壳确保了即便在最高的传输速率下, 产品也能保持高度的抗干扰能力 TEZ-C01/02/03 连接器设计用于符合 CiA Draft Recommendation 标准规定的电缆外部直径为 8mm 铜导线截面积小于 1.5mm 2 的所有 CAN-bus 电缆 TEZ-C01/02/03 连接器也可以支持带有一些配件的无屏蔽绞合电缆 10

14 图 3.4 TEZ-C01 连接器图片图 3.5 TEZ-C02 连接器图片图 3.6 TEZ-C03 连接器图片 3.3 OPEN5 连接器表 3.3 说明了 CAN 总线的 OPEN5 连接器 ( 通常的 PHOENIX 端子 ) 的引脚信号分配通常只需分配 :CAN_H CAN_L 信号 11

15 表 3.3 OPEN5 连接器引脚信号示意图 5 (CAN_V+) 4 CAN_H 3 CAN_SHIELD 2 CAN_L 1 (CAN_GND) OPEN5 插座到 DB9 插座 ( 不带电源连接 ) 的互连引脚信号分配见图 3.7 The 9-pin DSUB connector is assigned in accordance with CiA DRP 图 3.7 OPEN5 连接器与 DB9 连接器的互连广州致远电子生产的 CAN-bus 产品一般选择 DB9 针型 / 孔型插座, 其管脚信号定义如表 3.4 所示 DB9 插座的管脚定义符合 CiA 标准表 3.4 CAN 连接器 DB9 针型插座引脚号信号功能 2 CAN_L CAN_L 信号线 7 CAN_H CAN_H 信号线 3 6 GND 参考地 5 CAN_SHIELD 屏蔽线空未用用户可以通过选配的 DB9OPEN5 转换器, 将 DB9 针式插座的 CAN-bus 信号转换成 5 引脚的 DeviceNet 或 CANopen 网络下面以连接至 DeviceNet 网络为例, 介绍 OPEN5 插座的输出信号, 如图 3.8 所示 V CAN_H 红色 P.M.S#207C 白色 EIA935A 线缆限制屏蔽线 CAN_L V 蓝色 P.M.S.#297C 黑色 P.M.S.#426C 图 3.8 OPEN5 连接器的 DeviceNet 定义 12

16 图 3.9 为 DB9OPEN5 转换器的外观示意图图 3.9 DB9OPEN5 连接器 13

17 4. 布线规范与终端电阻选择 4.1 直线型拓扑结构直线型拓扑结构是 CAN 总线布线规范中最为常用的如图 4.1 所示即主干的两条线上分支出支线到各个节点主干的两端配置合适的终端电阻实现阻抗匹配 (2km 内通常为 120 欧 ) 图 4.1 直线型拓扑结构手牵手式连接由于分支长度以及分支长度的积累都会造成阻抗不连续, 在接头处产生反射现象所以直线型拓扑结构中, 最常用的就是手牵手式的连接如图 4.2 所示图 4.2 手牵手式的连接由于要在同一个接线端子里面插入 2 根线, 在线缆较粗的情况下, 可能插不进去, 或者无法可靠牢固地拧紧所以在设计节点的时候, 将同一路 CAN 分成 4 个端子引出,2 两两并联, 如图 4.3 所示图 4.3 方便接线的手牵手方式 T 型分支式连接在绝大多数的工业现场轨道机车中, 由于整体线缆非常多, 均需要使用接线排, 方便维护所以 CAN 的节点分支也不可避免只能尽量减小分支长度如图 4.4 所示 14

1 不同波特率下的分支规则如果更低的波特率, 分支规则会继续放宽, 如在 5K 波特率下, 笔者曾经测试过 100 米的分支可以稳定通讯 4.1.3 使用 CAN 网桥中继器的连接如果布线长度超过 CAN bus 在某一波特率下的最大值, 则需要使用 CAN 网桥 CANBridge 进行中继延长距离如图 4.

18 图 4.4 T 型分支方式这个分支长度在 1M 波特率下不得大于 0.3m, 因为 1M 波特率是 CAN 的最高波特率, 所以其他波特率时, 分支长度如果也遵循 0.3m 的规范, 则可以稳定运行当然在一些场合无法做到很短的分支, 所以根据不同波特率, 有不同的分支长度规范, 如表 4.1 所示, 为高速 CAN 中的分支规则可见随着波特率增加, 分支约束越来越宽松表 4.1 不同波特率下的分支规则如果更低的波特率, 分支规则会继续放宽, 如在 5K 波特率下, 笔者曾经测试过 100 米的分支可以稳定通讯使用 CAN 网桥中继器的连接如果布线长度超过 CAN bus 在某一波特率下的最大值, 则需要使用 CAN 网桥 CANBridge 进行中继延长距离如图 4.5 所示图 4.5 使用 CAN 网桥延长距离在不同波特率下, 增加 CANBridge 网桥的最大距离也不同, 这里按以 1.5mm 的屏蔽双绞线为传输介质, 需要增加网桥的实际距离与终端电阻值, 如表 4.2 所示 15

19 表 4.2 CAN 实用最大距离通讯距离最高波特率 (bps) 25m 1M( 终端电阻为 120 欧 ) 40m 800k( 终端电阻为 120 欧 ) 70m 500k( 终端电阻为 120 欧 ) 140m 250k( 终端电阻为 120 欧 ) 280m 125k( 终端电阻为 120 欧 ) 350m 100k( 终端电阻为 120 欧 ) 450m 80k( 终端电阻为 120 欧 ) 700m 50k( 终端电阻为 120 欧 ) 1 km 35k( 终端电阻为 120 欧 ) 2 km 18k( 终端电阻为 120 欧 ) 3 km 9k( 终端电阻为 160 欧 ) 4 km 7k( 终端电阻为 220 欧 ) 5 km 7k( 终端电阻为 240 欧 ) 6 km 6k( 终端电阻为 270 欧 ) 7 km 5k( 终端电阻为 300 欧 ) 8 km 5k( 终端电阻为 330 欧 ) 9 km 5k( 终端电阻为 360 欧 ) 10 km 5k( 终端电阻为 390 欧 ) 使用 CAN 光纤转换器的连接在某些电磁干扰非常严重场合, 需要将 CAN-bus 转换为光信号来传输, 避免受到雷击浪涌等影响如图 4.6 所示为使用 CANhub-AF2S2 两路光纤两路 CAN 的组网方案自动中继, 不断延长距离图 4.6 CAN 光纤组网方案 4.2 星型拓扑结构等长星型连接 16

20 图 4.7 星形状等长拓扑结构在星形基本等长情况下, 可不使用集线器设备, 调整每个节点的终端电阻即可实现组网 : R=n 60 欧姆 R: 每个分支的终端电阻 n: 分支数量注意 : 每个节点都需要加终端电阻, 星形的中心不得加任何电阻! 使用 CAN 集线器的连接如果分支不等长, 或者是非常复杂的分支结构, 就需要使用 CAN 集线器 CANHub-AS4 来进行分支如图 4.8 所示, 使用 CANHub-AS4 可以组合成任意的分支结构图 4.8 CANHub-AS4 分支如图 4.9 所示, 为集线器与中继器配合使用在煤矿组网的应用 17

21 图 4.9 集线器和中继器配合使用 18

22 5. 参考资料 [1] 周立功著, 项目驱动 CAN-bus 现场总线基础教程, 第 1 版, 北京 : 北京航空航天出版社,2012,ISBN: , [2] 蔡豪格 ( 德 ) 著, 周立功译, 现场总线 CANopen 设计与应用, 第 1 版, 北京 : 北京航空航天出版社,2011,ISBN: ,

23 6. 免责声明应用信息本应用信息中的案例或意图均为假设, 仅方便用户熟悉产品的特性以及使用方法客户在开发产品前必须根据其产品特性给予修改并验证修改文档的权利本手册所陈述的产品文本及相关软件版权均属广州致远电子股份有限公司所有, 其产权受国家法律绝对保护, 未经本公司授权, 其它公司单位代理商及个人不得非法使用和拷贝, 否则将受到国家法律的严厉制裁广州致远电子股份有限公司保留在任何时候修订本用户手册且不需通知的权利您若需要我公司产品及相关信息, 请及时与我们联系, 我们将热情接待 20

24 销售与服务网络广州致远电子股份有限公司地址 : 广州市天河区车陂路黄洲工业区 7 栋 2 楼邮编 : 传真 :(020) 技术支持邮箱 :CANScope@zlg.cn 网址 : 全国销售与服务电话 : 全国服务电话 : 销售与服务网络 : 广州总公司广州市天河区车陂路黄洲工业区 7 栋 2 楼电话 :(020) 上海分公司上海上海市北京东路 668 号科技京城东楼 12E 室电话 :(021) 北京分公司北京市海淀区知春路 108 号豪景大厦 A 座 19 层电话 :(010) 上海分公司南京南京市珠江路 280 号珠江大厦 1501 室电话 :(025) 深圳分公司深圳市福田区深南中路 2072 号电子大厦 12 楼电话 :(0755) 上海分公司杭州杭州市天目山路 217 号江南电子大厦 502 室电话 :(0571) 武汉分公司武汉市洪山区广埠屯珞瑜路 158 号室 ( 华中电脑数码市场 ) 电话 :(027) 重庆分公司重庆市九龙坡区石桥铺科园一路二号大西洋国际大厦 ( 赛格电子市场 )2705 室电话 :(023) 成都分公司成都市一环路南二段 1 号数码科技大厦 403 室电话 :(028) 西安办事处西安市长安北路 54 号太平洋大厦 1201 室电话 :(029) 请您用以上方式联系我们, 我们会为您安排样机现场演示, 感谢您对我公司产品的关注! 21

CAN–bus 网络电缆与插座的选择

CAN–bus 网络电缆与插座的选择 CAN bus 网络电缆与插座的选择 1 目录 1 电缆选择... 1.1 最低要求... 1. 电缆选择的要素... 1.3 电缆选择的极限值... 1.3.1 电缆结构... 1.3. 电缆有效电阻...3 1.3.3 DB9 连接器的有效电阻...4 1.3.4 电缆适用类型示例...4 1.4 取决于电缆长度的波特率...5 1.4.1 CiA 推荐的位定时...5 1.4. 采用本文

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