據(jù)我們所知，CAN一致性測(cè)試中，有一項(xiàng)測(cè)試叫“CANL對(duì)地短路測(cè)試”，但是我們測(cè)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)被測(cè)設(shè)備有時(shí)候在對(duì)地短路時(shí)也能正常通訊，究竟怎么回事呢？

我們都知道CAN總線采用差分傳輸，這樣可以極大的避免信號(hào)的反射和干擾，從而抑制共模干擾，也是CAN容錯(cuò)性能好的原因之一，CAN的波特率最大可以到1Mbps。根據(jù)波特率的大小我們把CAN總線分為單線CAN、低速CAN、高速CAN。

表1 CAN 總線類型

CAN 的通訊質(zhì)量也跟其傳輸距離有關(guān)，如圖1，做CAN的工程師都知道CAN總線上任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的最大傳輸距離與其波特率有關(guān)，CAN 的波特率越大，傳輸距離就越短，因?yàn)閭鬏斁€纜本身可以看成一個(gè)阻容結(jié)構(gòu)的器件，線纜越長，寄生電容跟電阻就越大。

圖1 CAN波特率跟傳輸距離的關(guān)系

既然線纜都會(huì)有寄生電容，那寄生電容對(duì)CAN總線的影響是怎么樣的呢？我們用CANScope模擬給總線上加不同的電容，通過眼圖來看看會(huì)發(fā)生什么，如圖2，可以看到隨著電容的增大，顯性位跟隱性位的下降沿變得越來越緩。

圖2 線纜不同電容對(duì)波形的影響

當(dāng)總線上CANL對(duì)地短路后，那么CAN傳輸就只有CANH這條線維持了，這種情況下CAN總線就類似于單線CAN，差分傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)就蕩然無存，那么我們就看看在高速CAN下，CANL短路會(huì)出現(xiàn)什么情況。

我們選擇波特率500kbps的通信速率，用ZLG的CANScope發(fā)送CAN報(bào)文，CAN卡接收?qǐng)?bào)文。

先調(diào)整Stressz的設(shè)置，模擬總線長度為10m，終端電阻為120歐姆，Stressz的設(shè)置如圖3所示。

圖3 模擬線纜長度為10m

打開CANScope報(bào)文接收，可以正常接收?qǐng)?bào)文，將CANL線短接到GND后，從示波器上看CANL電壓為0V，但是報(bào)文正常接收，如圖4：從示波器上差分電壓還能夠進(jìn)行清晰的辨識(shí)。

圖4 CANL短路通訊正常

但是實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)，CAN總線的傳輸距離比較長，當(dāng)我們模擬總線長度為120m時(shí)，我們?cè)倏纯赐ㄓ嵸|(zhì)量，先把Stressz設(shè)置為線纜長度為120m。如圖5所示。

圖5 模擬120m線纜長度

打開CANScope報(bào)文接收，如圖6所示，未短路時(shí)可以正常接收?qǐng)?bào)文，將CANL線短接到GND后，從示波器上看CANL電壓為0V，報(bào)文出現(xiàn)大量的錯(cuò)誤。

圖6 CANL短路出現(xiàn)錯(cuò)誤

為什么在線纜長度變長后CANL對(duì)地短路后會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤呢？ 問題就在于線纜長度變長后帶來的寄生電容變大使總線電平的下降沿變得很緩，本來就脆弱的差分傳輸信號(hào)，在CANL掛掉后，CANH單線傳輸無法承擔(dān)傳輸?shù)闹厝?，所以就出現(xiàn)了報(bào)文錯(cuò)誤。如圖7：我們對(duì)總線做邊沿統(tǒng)計(jì)，可以看到下降沿最大達(dá)到638ns。根據(jù)GMW3122的標(biāo)準(zhǔn)，高速CAN 的邊沿區(qū)間為30~350ns。

所以在高速CAN的CANL對(duì)地短路后，由于差分傳輸優(yōu)勢(shì)沒有了，在大的下降沿影響下，導(dǎo)致接收節(jié)點(diǎn)無法正常接收?qǐng)?bào)文。而CANL沒有短路時(shí)，CAN總線依然可以利用差分傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，讓節(jié)點(diǎn)正常收到正確的報(bào)文。

圖7 邊沿統(tǒng)計(jì)