【導讀】CAN總線憑借高可靠和實時性被廣泛應用于汽車電子、軌道交通、醫(yī)療等行業(yè)，但隨著應用環(huán)境的日益復雜，CAN總線發(fā)生異常的頻率也隨之增加。如何高效地分析及解決CAN接口異常呢？本文將為您詳細介紹。
常見異常及解決方法
（1）兩個節(jié)點近距離測試，低波特率通信正常，高波特率無法通信。
可能原因：未加終端電阻。由于CAN收發(fā)芯片內部CANH、CANL引腳為開漏驅動，如圖1，在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會被充電，而在恢復到隱性狀態(tài)時，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負載，電容只能通過收發(fā)器內部阻值較大的差分電阻放電。如果放電速度過慢，就會出現(xiàn)通信問題。
解決方法：增加終端電阻。
圖1 CAN收發(fā)器結構示意圖
（2）組網節(jié)點數少通信正常，增加節(jié)點后，通信異常。
可能原因：總線電容過大?？偩€電容過大會影響CAN差分波形上升下降速度，如圖2。
解決方法：
a.檢查CAN節(jié)點接口的外圍電路，是否有外加電容、TVS管等器件，適當去除，以降低電容。
b.降低工作波特率。波特率降低可以延長位時間，減小電容的影響，但若電容過大，則不一定有效。
圖2 總線電容影響波形圖
（3）應用中易損壞，更換模塊后正常。
可能原因：保護不足。CAN模塊由于體積受限，內部保護電路等級不高。在一些環(huán)境惡劣的應用現(xiàn)場，干擾能量過大易造成損壞。
解決方法：根據損壞情況適當增加保護電路。圖3是推薦的典型保護電路圖，電源端口有TVS保護，CAN接口有三級電路保護，可以抑制大能量的雷擊浪涌。
圖3 典型保護電路
（4）5V模塊匹配3.3V MCU，錯誤幀多或發(fā)不出數據。
可能原因：電平不匹配。5V模塊匹配3.3V MCU在測試中可能并無異常，但由于某些參數的微小變化，就會導致電平不能正常識別。圖4標示了模塊TXD輸入高電平的最低值0.7VCC，如小于該值，則存在風險。
解決方法：增加電平轉換電路，或選擇3.3V模塊匹配3.3V MCU。
圖4 CAN模塊輸入參數
（5）近距離通信正常，遠距離無法通信。
可能原因：
a. CAN速率過高。由于CAN總線的仲裁機理，其對延時有著非常嚴格的要求。線纜延時的存在，使得導線長度制約著實際應用中CAN的最高工作速率。CAN速率與通信距離成反比，速率越高，通信距離越短。
b. 線纜阻抗大，遠端信號幅值過低。
解決方法：
a.降低速率，或縮短總線長度，可參考圖5線纜長度與波特率的關系。
b.換用阻抗小的電線纜，或適當增大終端電阻值，可參考圖6線纜長度與直流參數推薦。
圖5 線纜長度與波特率的關系
圖6 線纜長度與直流參數推薦
通過測試定位問題
當通過現(xiàn)有信息無法判斷問題所在時，則需要對CAN接口進行測試，定位問題點。已推測出問題所在時，也可以對CAN接口進行測試，以驗證推測與解決效果。
（1）阻抗測量
在產品斷電、或從PCB卸下后，使用數字萬用表測量模塊各引腳阻抗是否異常，如圖7。若出現(xiàn)短路情況，說明模塊或相關聯(lián)電路有損壞現(xiàn)象。
測試時，TXD、RXD、VCC以GND為參考；CANH、CANL以CANG為參考。
圖7 阻抗測量示意
（2）檢測模塊供電電壓
產品上電，使用數字萬用表測量模塊VCC-GND之間電壓，電壓應該在模塊正常供電范圍內，如圖8。若電壓值明顯低于正常范圍，且模塊發(fā)熱嚴重，則內部可能存在短路情況。若模塊發(fā)熱量正常（常規(guī)溫升15℃），則需要檢查外部供電電路是否異常。
圖8 供電測試示意圖
（3）檢測發(fā)送波形
使用示波器測試TXD引腳，以及CANH、CANL的差分波形，檢查波形的幅值大小、波特率、波形質量、TXD和CAN差分波形是否對應等，如圖9、圖10。
圖9 發(fā)送波形測試示意圖
圖10 TXD與CAN差分波形
（4）檢測接收波形
使用示波器測試RXD引腳，以及CANH、CANL的差分波形，檢查波形的幅值大小、波特率、波形質量、TXD和CAN差分波形是否對應等，如圖11、圖12。
圖11 接收波形測試示意圖
圖12 CAN差分與RXD波形圖
（5）檢測CAN總線波形
使用示波器測試CANH、CANL的波形，檢查顯性電平、隱性電平、位時間等參數是否正確。如圖13、圖14。
圖13 CAN總線波形測試示意圖
圖14 CANH、CANL總線波形
總結
以上就是關于CAN總線接口異常的分析指南了，通過錯誤現(xiàn)象去分析可能原因，然后采用相應的解決方案去測試排錯。如果經過以上測試，均未發(fā)現(xiàn)CAN總線接口異常情況，則可基本排除硬件問題，進一步分析需要進行軟件層面的故障排查。
ZLG致遠電子作為國內總線隔離領導品牌，經過二十年的技術積累，面向工業(yè)現(xiàn)場CAN總線應用推出了一系列總線隔離模塊，能有效解決總線干擾、通信異常等問題。與傳統(tǒng)的設計相比，CAN總線隔離系列產品內置完整的隔離DC-DC電路、信號隔離電路、CAN總線收發(fā)電路以及總線防護電路，具備更高的集成度與可靠性，適用于需要高穩(wěn)定性CAN總線通訊的場合，能夠有效幫助用戶提升總線通信防護等級。
● 波特率支持：5k~1Mbps或40k~1Mbps；
● 協(xié)議支持：CAN2.0A/B、CAN FD；
● 節(jié)點數量：110個；
● 工作溫度：-40~85℃或-40~105℃；
● 隔離電壓：2500VDC或3500VDC；
● 符合“ISO 11898-2”國際標準；
● Mini小體積或標準模塊化封裝；
● 外殼及灌封材料符合UL94 V-0標準；
● 具有低電磁輻射和高抗電磁干擾性。
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