《電子技術(shù)應(yīng)用》
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CAN總線(xiàn)的拓?fù)淙绾卧O(shè)計(jì)最安全,？

2019-06-26

　　摘要：隨著CAN總線(xiàn)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,，工程師在面對(duì)各種不同工況下，如何選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>方式就變成了一個(gè)讓人頭疼的問(wèn)題,。這里介紹主流的幾種總線(xiàn)拓?fù)浞绞剑梢詭湍瓿煽焖倭私膺M(jìn)行選擇。
　　一,、直線(xiàn)型拓?fù)?/p>

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　　                     圖1   直線(xiàn)型拓?fù)?br/>　　直線(xiàn)型拓?fù)湟步锌偩€(xiàn)型拓?fù)?，如圖1所示，所有的節(jié)點(diǎn)都接到同一總線(xiàn)上,，總線(xiàn)上任意節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,，其他節(jié)點(diǎn)都能正常接收。
　　它的優(yōu)勢(shì)包括：
　　l布線(xiàn)施工簡(jiǎn)單,；
　　l阻抗匹配固定規(guī)則（首尾各1個(gè)120歐電阻匹配）,；
　　l接線(xiàn)操作簡(jiǎn)單方便；
　　l由于這些優(yōu)勢(shì),，在很多領(lǐng)域里都獲得了廣泛應(yīng)用,，可以滿(mǎn)足大多數(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用要求，但是隨著行業(yè)應(yīng)用的擴(kuò)展,，逐漸發(fā)現(xiàn)了總線(xiàn)型拓?fù)涞娜秉c(diǎn),，比如：
　　l如果節(jié)點(diǎn)數(shù)較多，總線(xiàn)線(xiàn)纜變長(zhǎng),，會(huì)影響總線(xiàn)傳輸,；
　　l支線(xiàn)長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)。
　　二,、星型拓?fù)?/p>

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　　                                  圖2   星型拓?fù)?/a>
　　如圖2所示,，我們可以看到星型拓?fù)涞奶攸c(diǎn)就是每個(gè)分支都基本等長(zhǎng)，在完全等長(zhǎng)情況下,，可不使用集線(xiàn)器設(shè)備,，調(diào)整終端電阻即可實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)（R=n×60歐姆；R:每個(gè)分支的終端電阻,；n:分支數(shù)量）,。如果各分支線(xiàn)路長(zhǎng)度不同，就需要使用集線(xiàn)器對(duì)通訊進(jìn)行控制,，保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸,。
　　這種拓?fù)浞绞降膬?yōu)點(diǎn)是：
　　l在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展時(shí)較為方便；
　　l可以縮減總線(xiàn)應(yīng)用場(chǎng)景的使用面積,。
　　l然而這種拓?fù)浞绞降娜秉c(diǎn)也很明顯,，例如：
　　l中央設(shè)備失敗會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓；
　　l分支不等長(zhǎng)時(shí)阻抗匹配復(fù)雜;
　　l還需要增加集線(xiàn)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞指?
　　三,、樹(shù)狀拓?fù)?/p>

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　　                                       圖3   樹(shù)狀拓?fù)?br/>　　樹(shù)狀拓?fù)涞奶攸c(diǎn)是分支較長(zhǎng)并且長(zhǎng)度不同,，如圖3所示，可以看到由于各支線(xiàn)長(zhǎng)度不同阻抗匹配困難,，常使用集線(xiàn)器和中繼器進(jìn)行分支,。這些設(shè)備每路都具備獨(dú)立的CAN控制器，所以可以將每段形成獨(dú)立的直線(xiàn)拓?fù)洌奖闶┕ぁ?br/>　　這種拓?fù)浞绞降膬?yōu)點(diǎn)是：
　　l布線(xiàn)施工方便,；
　　l最大限度縮短布線(xiàn)距離,。
　　然而這種拓?fù)浞绞降娜秉c(diǎn)也很明顯，例如：
　　l網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋸?fù)雜,，施工人員無(wú)法進(jìn)行阻抗匹配,；
　　l須增加集線(xiàn)器或者中繼器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞指睢?/p>

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　                                       　圖4   樹(shù)狀拓?fù)鋺?yīng)用
　　如圖4所示，就是一個(gè)樹(shù)狀拓?fù)涞膽?yīng)用模型,，由于總體傳輸距離過(guò)長(zhǎng),，所以每隔五公里左右就要加一個(gè)中繼器，保證信號(hào)的傳輸質(zhì)量,，在各個(gè)子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通過(guò)CANbridge連接,，子網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)CANbridge進(jìn)行收發(fā)與過(guò)濾，這樣就完成了整體網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng),。
　　四,、環(huán)形拓?fù)?/p>

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　　圖5   環(huán)形拓?fù)?/a>
　　環(huán)形拓?fù)涫菍AN總線(xiàn)首尾相接，形成環(huán)狀,，保證線(xiàn)纜任意位置斷開(kāi),，依然可以保證通訊。如圖5所以,，可以看到由于是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所以在終端電阻匹配方面采用分布式匹配方法,，保證總體阻抗為60歐姆,。
　　公式：R=120Ω，Rct1=Rct10=300Ω,，Rct2~Rct9=5k
　　這種拓?fù)浞绞降膬?yōu)點(diǎn)是：在線(xiàn)纜任意位置斷開(kāi)后,，總線(xiàn)依然可以通訊。
　　缺點(diǎn)為：斷線(xiàn)后,，信號(hào)反射嚴(yán)重,，無(wú)法應(yīng)用于高波特率和遠(yuǎn)距離場(chǎng)合。
　　五,、總結(jié)

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　　圖6   拓?fù)浞绞娇偨Y(jié)
　　如圖6所示是對(duì)于這四種主流的拓?fù)浞绞降目偨Y(jié),，在選擇網(wǎng)絡(luò)布局時(shí)，可以根據(jù)不同拓?fù)浞绞降膬?yōu)缺點(diǎn)來(lái)進(jìn)行取舍,，快速完成選擇,。