隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，而工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò)化，更拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域，CAN總線可作為現(xiàn)場設(shè)備級的通信總線，而且與其他的總線相比，具有很高的可靠性和性能價格比?？刂破骶钟蚓W(wǎng)總線（CAN，Controller Area Network）是一種用于實時應(yīng)用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。CAN總線可以應(yīng)用于汽車電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機械、船舶運輸?shù)阮I(lǐng)域。本文將從以下幾大方面幫您實現(xiàn)CAN總線接口防護設(shè)計可靠性的提高。
對于提高CAN總線的可靠性而言，離不開隔離、總線阻抗匹配、總線保護等，在設(shè)計CAN總線接口防護方案時要注意這些方面以提高總線電路可靠性和安全性。
CAN總線的特點
?具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點；
?采用雙線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環(huán)境中工作；
?具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN 控制器掛到CAN-bus 上，形成多主機局部網(wǎng)絡(luò)；
?可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文；
?可靠的錯誤處理和檢錯機制；
?發(fā)送的信息遭到破壞后，可自動重發(fā)；
?節(jié)點在錯誤嚴(yán)重的情況下具有自動退出總線的功能；
?報文不包含源地址或目標(biāo)地址，僅用標(biāo)志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。
CAN總線的應(yīng)用
CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點以及其高性價比決定了它在許多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。這些應(yīng)用有些共同之處：CAN實際就是在現(xiàn)場起一個總線拓?fù)涞挠嬎銠C局域網(wǎng)的作用。不管在什么場合，它負(fù)擔(dān)的是任一節(jié)點之間的實時通信，但是它具備結(jié)構(gòu)簡單、高速、抗干擾、可靠、價位低等優(yōu)勢。CAN總線最初是為汽車的電子控制系統(tǒng)而設(shè)計的，目前在歐洲生產(chǎn)的汽車中CAN的應(yīng)用已非常普遍，不僅如此，這項技術(shù)已推廣到火車、輪船等交通工具中。
汽車電子CAN總線防護方案設(shè)計思路
CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計，CAN總線越來越受到人們的重視，它在汽車領(lǐng)域上的應(yīng)用是最廣泛的。CAN總線是設(shè)計用于車內(nèi)控制和監(jiān)控功能的雙線通信總線。它們的線路有很大的可能性會暴露于瞬態(tài)浪涌，從而會導(dǎo)致未受保護的 CAN收發(fā)器出現(xiàn)故障。
為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯誤而對司機造成危險，汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋?，或者殘留下來的?shù)據(jù)錯誤足夠低的話，這一目標(biāo)不難實現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看，可靠性可以理解為，對傳輸過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤的識別能力。
由于汽車啟動瞬間或者感性負(fù)載的開關(guān)等原因，會產(chǎn)生一個比較大的尖峰浪涌電壓，容易造成CAN控制芯片損壞，因此在線—線之間加入TVS二極管，進行差模防護。在線—地之間各加入了一個TVS二極管，進行共模防護。
汽車電子CAN總線防護方案說明及注意事項
?前端采用通流量大的GDT，泄放大電流；
?后級采用反應(yīng)時間快的TVS，殘壓低，有效保護CAN控制芯片；
?中間采用PTC做退藕，讓前端GDT更容易動作，達到泄放電流作用；
?方案需滿足IEC61000-4-2、GBT1762.2等靜電標(biāo)準(zhǔn)，IEC61000-4-5、GBT1762.5等浪涌標(biāo)準(zhǔn)；
?本方案在差模、共模均采用的是同型號的TVS和GDT，防護無死角；
?可通過10/700μS（等效內(nèi)阻40ohm）、1.2/50-8/20μS測試，具體防護等級需參考GDT和TVS二極管的通流量。
在CAN總線技術(shù)的幫助下，內(nèi)部各種傳感器實現(xiàn)信息共享后，大大減少了車體內(nèi)線束和控制器的接口數(shù)量，避免了過多線束存在的互相干涉、磨損等隱患，降低了汽車電氣系統(tǒng)的故障發(fā)生率。打開發(fā)動機艙蓋，看到的是清晰簡潔的艙內(nèi)布局。維修方面，CAN總線技術(shù)的應(yīng)用也使得故障排查得到最便利的保證。CAN總線智能管家系統(tǒng)符合歐美OBDII標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)，實現(xiàn)了在線診斷的功能。在車輛發(fā)生故障后，各個控制器通過CAN總線智能管家系統(tǒng)存儲故障代碼，由專業(yè)人員通過診斷儀為車輛診斷出各種故障狀態(tài)，快速準(zhǔn)確地查找到故障點，第一時間排除故障。利用CAN總線技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成的信息傳輸，大大提高了各部件的響應(yīng)速度，減少了配件磨損發(fā)生率，也相應(yīng)的降低了維修成本；而且，先進集成技術(shù)的應(yīng)用，也大幅提高了車輛自身的科技含量，增強了產(chǎn)品競爭力。
