本文主要是關(guān)于can總線的相關(guān)介紹，并著重對(duì)can 端接電阻進(jìn)行了詳盡的闡述。

　　can總線

　　CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network， CAN）的簡(jiǎn)稱，是由以研發(fā)和生產(chǎn)汽車電子產(chǎn)品著稱的德國(guó)BOSCH公司開發(fā)的，并最終成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 11898），是國(guó)際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。 在北美和西歐，CAN總線協(xié)議已經(jīng)成為汽車計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和嵌入式工業(yè)控制局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)總線，并且擁有以CAN為底層協(xié)議專為大型貨車和重工機(jī)械車輛設(shè)計(jì)的J1939協(xié)議。

　　CAN總線是德國(guó)BOSCH公司從80年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測(cè)試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率最高可達(dá)1Mbps。

　　完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理

　　CAN總線通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成對(duì)通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗(yàn)、優(yōu)先級(jí)判別等項(xiàng)工作。

　　使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制

　　CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對(duì)通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，數(shù)據(jù)塊的標(biāo)識(shí)符可由11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成，因此可以定義2或2個(gè)以上不同的數(shù)據(jù)塊，這種按數(shù)據(jù)塊編碼的方式，還可使不同的節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數(shù)據(jù)，這一點(diǎn)在分布式控制系統(tǒng)中非常有用。數(shù)據(jù)段長(zhǎng)度最多為8個(gè)字節(jié)，可滿足通常工業(yè)領(lǐng)域中控制命令、工作狀態(tài)及測(cè)試數(shù)據(jù)的一般要求。同時(shí)，8個(gè)字節(jié)不會(huì)占用總線時(shí)間過長(zhǎng)，從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用CRC檢驗(yàn)并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。CAN卓越的特性、極高的可靠性和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。

　　可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信

　　CAN總線采用了多主競(jìng)爭(zhēng)式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。CAN總線上任意節(jié)點(diǎn)可在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息而不分主次，因此可在各節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由通信。CAN總線協(xié)議已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織認(rèn)證，技術(shù)比較成熟，控制的芯片已經(jīng)商品化，性價(jià)比高，特別適用于分布式測(cè)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。CAN總線插卡可以任意插在PC AT XT兼容機(jī)上，方便地構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

　　結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

　　只有2根線與外部相連，并且內(nèi)部集成了錯(cuò)誤探測(cè)和管理模塊。

　　傳輸距離和速率

　　CAN總線特點(diǎn)：（1） 數(shù)據(jù)通信沒有主從之分，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以向任何其他（一個(gè)或多個(gè)）節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，靠各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息優(yōu)先級(jí)先后順序來決定通信次序，高優(yōu)先級(jí)節(jié)點(diǎn)信息在134μs通信; （2） 多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)起通信時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的避讓優(yōu)先級(jí)高的，不會(huì)對(duì)通信線路造成擁塞; （3） 通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM（速率低于5Kbps）速率可達(dá)到1Mbps（通信距離小于40M）；（4） CAN總線傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，同軸電纜。CAN總線適用于大數(shù)據(jù)量短距離通信或者長(zhǎng)距離小數(shù)據(jù)量，實(shí)時(shí)性要求比較高，多主多從或者各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等的現(xiàn)場(chǎng)中使用。

　　技術(shù)介紹

　　位仲裁

　　要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，就必須將數(shù)據(jù)快速傳送，這就要求數(shù)據(jù)的物理傳輸通路有較高的速度。在幾個(gè)站同時(shí)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求快速地進(jìn)行總線分配。實(shí)時(shí)處理通過網(wǎng)絡(luò)交換的緊急數(shù)據(jù)有較大的不同。一個(gè)快速變化的物理量，如汽車引擎負(fù)載，將比類似汽車引擎溫度這樣相對(duì)變化較慢的物理量更頻繁地傳送數(shù)據(jù)并要求更短的延時(shí)。

　　CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)。這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改?？偩€讀取中的沖突可通過位仲裁解決。例如標(biāo)識(shí)符0111111、0100100、0100111發(fā)生位仲裁時(shí)，0100100報(bào)文將會(huì)被跟蹤，而其余報(bào)文會(huì)被丟棄。具體過程為：當(dāng)幾個(gè)站同時(shí)發(fā)送報(bào)文時(shí)，站1的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0111111，站2的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0100110，站3的報(bào)文標(biāo)識(shí)符為0100111，所有標(biāo)識(shí)符都有相同的兩位01，直到第3位進(jìn)行比較時(shí)，站1的報(bào)文被丟棄，因?yàn)樗牡?位為高，而其它兩個(gè)站的報(bào)文第3位為低。站2和站3報(bào)文的4、5、6位相同，直到第7位時(shí)，站3的報(bào)文才被丟棄。注意，總線中的信號(hào)持續(xù)跟蹤最后獲得總線讀取權(quán)的站的報(bào)文。在此例中，站2的報(bào)文被跟蹤。這種非破壞性位仲裁方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在網(wǎng)絡(luò)最終確定哪一個(gè)站的報(bào)文被傳送以前，報(bào)文的起始部分已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)上傳送了。所有未獲得總線讀取權(quán)的站都成為具有最高優(yōu)先權(quán)報(bào)文的接收站，并且不會(huì)在總線再次空閑前發(fā)送報(bào)文。

　　CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偩€讀取的優(yōu)先級(jí)已被按順序放在每個(gè)報(bào)文中了，這可以保證在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中較低的個(gè)體隱伏時(shí)間。

　　對(duì)于主站的可靠性，由于CAN協(xié)議執(zhí)行非集中化總線控制，所有主要通信，包括總線讀取 （許可）控制，在系統(tǒng)中分幾次完成。這是實(shí)現(xiàn)有較高可靠性的通信系統(tǒng)的唯一方法。

　　CAN與其它通信方案的比較

　　在實(shí)踐中，有兩種重要的總線分配方法：按時(shí)間表分配和按需要分配。在第一種方法中，不管每個(gè)節(jié)點(diǎn)是否申請(qǐng)總線，都對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)按最大期間分配。由此，總線可被分配給每個(gè)站并且是唯一的站，而不論其是立即進(jìn)行總線存取或在一特定時(shí)間進(jìn)行總線存取。這將保證在總線存取時(shí)有明確的總線分配。在第二種方法中，總線按傳送數(shù)據(jù)的基本要求分配給一個(gè)站，總線系統(tǒng)按站希望的傳送分配（如：EthernetCSMA/CD）。因此，當(dāng)多個(gè)站同時(shí)請(qǐng)求總線存取時(shí)，總線將終止所有站的請(qǐng)求，這時(shí)將不會(huì)有任何一個(gè)站獲得總線分配。為了分配總線，多于一個(gè)總線存取是必要的。

　　CAN實(shí)現(xiàn)總線分配的方法，可保證當(dāng)不同的站申請(qǐng)總線存取時(shí)，明確地進(jìn)行總線分配。這種位仲裁的方法可以解決當(dāng)兩個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的碰撞問題。不同于Ethernet網(wǎng)絡(luò)的消息仲裁，CAN的非破壞性解決總線存取沖突的方法，確保在不傳送有用消息時(shí)總線不被占用。甚至當(dāng)總線在重負(fù)載情況下，以消息內(nèi)容為優(yōu)先的總線存取也被證明是一種有效的系統(tǒng)。雖然總線的傳輸能力不足，所有未解決的傳輸請(qǐng)求都按重要性順序來處理。在CSMA/CD這樣的網(wǎng)絡(luò)中，如Ethernet，系統(tǒng)往往由于過載而崩潰，而這種情況在CAN中不會(huì)發(fā)生。

　　CAN的報(bào)文格式

　　在總線中傳送的報(bào)文，每幀由7部分組成。CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式，其唯一的不同是標(biāo)識(shí)符（ID）長(zhǎng)度不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。

　　在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報(bào)文的起始位稱為幀起始（SOF），然后是由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位 （RTR）組成的仲裁場(chǎng)。RTR位標(biāo)明是數(shù)據(jù)幀還是請(qǐng)求幀，在請(qǐng)求幀中沒有數(shù)據(jù)字節(jié)。

　　控制場(chǎng)包括標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位（IDE），指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式。它還包括一個(gè)保留位 （ro），為將來擴(kuò)展使用。它的最后四個(gè)位用來指明數(shù)據(jù)場(chǎng)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度（DLC）。數(shù)據(jù)場(chǎng)范圍為0～8個(gè)字節(jié)，其后有一個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的循環(huán)冗余檢查（CRC）。

　　應(yīng)答場(chǎng)（ACK）包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符。發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平（邏輯1），這時(shí)正確接收?qǐng)?bào)文的接收站發(fā)送主控電平（邏輯0）覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)站能正確接收到報(bào)文。

　　報(bào)文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。在相鄰的兩條報(bào)文間有一很短的間隔位，如果這時(shí)沒有站進(jìn)行總線存取，總線將處于空閑狀態(tài)。

　　CAN數(shù)據(jù)幀的組成

　　遠(yuǎn)程幀

　　遠(yuǎn)程幀由6個(gè)場(chǎng)組成：幀起始、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、CRC場(chǎng)、應(yīng)答場(chǎng)和幀結(jié)束。遠(yuǎn)程幀不存在數(shù)據(jù)場(chǎng)。

　　遠(yuǎn)程幀的RTR位必須是隱位。

　　DLC的數(shù)據(jù)值是獨(dú)立的，它可以是0～8中的任何數(shù)值，為對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

　　錯(cuò)誤幀

　　錯(cuò)誤幀由兩個(gè)不同場(chǎng)組成，第一個(gè)場(chǎng)由來自各站的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加得到，第二個(gè)場(chǎng)是錯(cuò)誤界定符

　　錯(cuò)誤標(biāo)志具有兩種形式：

　　活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志（Active error flag），由6個(gè)連續(xù)的顯位組成

　　認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志（Passive error flag），由6個(gè)連續(xù)的隱位組成

　　錯(cuò)誤界定符包括8個(gè)隱位

　　超載幀

　　超載幀包括兩個(gè)位場(chǎng)：超載標(biāo)志和超載界定符

　　發(fā)送超載幀的超載條件：

　　要求延遲下一個(gè)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀

　　在間歇場(chǎng)檢測(cè)到顯位

　　超載標(biāo)志由6個(gè)顯位組成

　　超載界定符由8個(gè)隱位組成

　　數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)

　　不同于其它總線，CAN協(xié)議不能使用應(yīng)答信息。事實(shí)上，它可以將發(fā)生的任何錯(cuò)誤用信號(hào)發(fā)出。CAN協(xié)議可使用五種檢查錯(cuò)誤的方法，其中前三種為基于報(bào)文內(nèi)容檢查。

　　3.4.1循環(huán)冗余檢查（CRC）

　　在一幀報(bào)文中加入冗余檢查位可保證報(bào)文正確。接收站通過CRC可判斷報(bào)文是否有錯(cuò)。

　　3.4.2 幀檢查

　　這種方法通過位場(chǎng)檢查幀的格式和大小來確定報(bào)文的正確性，用于檢查格式上的錯(cuò)誤。

　　3.4.3.應(yīng)答錯(cuò)誤

　　如前所述，被接收到的幀由接收站通過明確的應(yīng)答來確認(rèn)。如果發(fā)送站未收到應(yīng)答，那么表明接收站發(fā)現(xiàn)幀中有錯(cuò)誤，也就是說，ACK場(chǎng)已損壞或網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文無站接收。CAN協(xié)議也可通過位檢查的方法探測(cè)錯(cuò)誤。

　　3.4.4 總線檢測(cè)

　　有時(shí)，CAN中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)自己發(fā)出的信號(hào)。因此，發(fā)送報(bào)文的站可以觀測(cè)總線電平并探測(cè)發(fā)送位和接收位的差異。

　　3.4.5 位填充

　　一幀報(bào)文中的每一位都由不歸零碼表示，可保證位編碼的最大效率。然而，如果在一幀報(bào)文中有太多相同電平的位，就有可能失去同步。為保證同步，同步沿用位填充產(chǎn)生。在五個(gè)連續(xù)相等位后，發(fā)送站自動(dòng)插入一個(gè)與之互補(bǔ)的補(bǔ)碼位；接收時(shí)，這個(gè)填充位被自動(dòng)丟掉。例如，五個(gè)連續(xù)的低電平位后，CAN自動(dòng)插入一個(gè)高電平位。CAN通過這種編碼規(guī)則檢查錯(cuò)誤，如果在一幀報(bào)文中有6個(gè)相同位，CAN就知道發(fā)生了錯(cuò)誤。

　　如果至少有一個(gè)站通過以上方法探測(cè)到 一個(gè)或多個(gè)錯(cuò)誤，它將發(fā)送出錯(cuò)標(biāo)志終止當(dāng)前的發(fā)送。這可以阻止其它站接收錯(cuò)誤的報(bào)文，并保證網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文的一致性。當(dāng)大量發(fā)送數(shù)據(jù)被終止后，發(fā)送站會(huì)自動(dòng)地重新發(fā)送數(shù)據(jù)。作為規(guī)則，在探測(cè)到錯(cuò)誤后23個(gè)位周期內(nèi)重新開始發(fā)送。在特殊場(chǎng)合，系統(tǒng)的恢復(fù)時(shí)間為31個(gè)位周期。

　　但這種方法存在一個(gè)問題，即一個(gè)發(fā)生錯(cuò)誤的站將導(dǎo)致所有數(shù)據(jù)被終止，其中也包括正確的數(shù)據(jù)。因此，如果不采取自監(jiān)測(cè)措施，總線系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)。為此，CAN協(xié)議提供一種將偶然錯(cuò)誤從永久錯(cuò)誤和局部站失敗中區(qū)別出來的辦法。這種方法可以通過對(duì)出錯(cuò)站統(tǒng)計(jì)評(píng)估來確定一個(gè)站本身的錯(cuò)誤并進(jìn)入一種不會(huì)對(duì)其它站產(chǎn)生不良影響的運(yùn)行方法來實(shí)現(xiàn)，即站可以通過關(guān)閉自己來阻止正常數(shù)據(jù)因被錯(cuò)誤地當(dāng)成不正確的數(shù)據(jù)而被終止。

　　硬同步和重同步

　　硬同步只有在總線空閑狀態(tài)條件下隱形位到顯性位的跳變沿發(fā)生時(shí)才進(jìn)行，表明報(bào)文傳輸開始。在硬同步之后，位時(shí)間計(jì)數(shù)器隨同步段重新開始計(jì)數(shù)。硬同步強(qiáng)行將已發(fā)生的跳變沿置于重新開始的位時(shí)間同步段內(nèi)。根據(jù)同步規(guī)則，如果某一位時(shí)間內(nèi)已有一個(gè)硬同步出現(xiàn)，該位時(shí)間內(nèi)將不會(huì)發(fā)生再同步。再同步可能導(dǎo)致相位緩沖段1被延長(zhǎng)或相位緩沖段2被短。這兩個(gè)相位緩沖段的延長(zhǎng)時(shí)間或縮短時(shí)間上限由再同步跳轉(zhuǎn)寬度（SJW）給定。

　　CAN總線終端電阻的分析與配置

　　電梯通訊系統(tǒng)在過去幾十年中已經(jīng)從最初的并行通訊、RS485通訊發(fā)展到目前大量使用的CAN總線通訊。并行通訊即每個(gè)控制信號(hào)都需要單獨(dú)占用一根線向電梯主控制器傳輸，隨著電梯樓層數(shù)的增加，線纜數(shù)也隨著成倍的增加。RS485總線通信通過命令、響應(yīng)方式的通訊方式在主控制器和轎頂、操縱箱、外呼之間建立聯(lián)系；電梯主控制器定時(shí)向各個(gè)位置控制器發(fā)出查詢信號(hào)，再由各子控制器回發(fā)各自狀態(tài)。RS485采用3根線來實(shí)現(xiàn)串行通信，雖然簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)布線，但存在靈活性、可靠性差等缺點(diǎn)，因而逐漸被CAN總線替代。CAN現(xiàn)場(chǎng)總線具備以下特點(diǎn)：（1）多主總線，各節(jié)點(diǎn)控制器均可在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上的其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息；（2）采用非破壞性總線仲裁技術(shù)，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先傳送數(shù)據(jù)，能滿足實(shí)時(shí)性要求；（3）具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播傳送數(shù)據(jù)的功能；（4）CAN總線數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低，某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，可自動(dòng)脫離總線，總線上的其它操作不受影響；（5）通信距離長(zhǎng)，最遠(yuǎn)可達(dá)10km（5Kb/s），通信速率最高可達(dá)到1Mb/s（40m），節(jié)點(diǎn)數(shù)目實(shí)際可達(dá)110個(gè)；（6）CAN總線只有兩根導(dǎo)線，直接將新節(jié)點(diǎn)掛接在總線上即可，安裝方便。

　　目前CAN總線在電梯上主要有兩方面的應(yīng)用，其一為單臺(tái)電梯通信控制系統(tǒng)，即單臺(tái)電梯的轎廂、機(jī)房、各樓層等的通訊；其二為群控電梯通訊控制系統(tǒng)，即電梯之間的通訊。此外，部分電梯的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也可使用CAN總線通訊。

　　3 信號(hào)反射與阻抗匹配

　　3.1 信號(hào)反射

　　根據(jù)傳輸線原理，當(dāng)信號(hào)在傳播中遇到阻抗不連續(xù)（如從傳輸線進(jìn)入負(fù)載）即會(huì)產(chǎn)生反射波，反射信號(hào)疊加在原信號(hào)上將會(huì)改變?cè)盘?hào)的形狀，造成信號(hào)的缺失或失真，影響通訊質(zhì)量甚至無法正常通訊。

　　雙線的傳輸線方程：

　?。?）

　　式中：r，l，g，c分別為傳輸線單位長(zhǎng)度的電阻、電感、電導(dǎo)和電容

　　V（z，t）和I（z，t）分別為z位置、t時(shí)刻的電壓和電流

　　t，z分別為時(shí)間軸和位移軸

　　在無耗傳輸線中有r=g=0，代入式（1）并解耦得：

　?。?）

　　式（2）解的形式為：

　?。?）

　　式中：ZC是傳輸線的特性阻抗

　　v是信號(hào)在傳輸線上的傳播速度

　　從式（3）中可以看出，傳輸線中的電壓和電流都有兩個(gè)分量，分量的位移z與時(shí)間t同向，為前向行波；中位移z與時(shí)間t反向，為后向行波，其中前向行波即為入射波，后向行波即為反射波。傳輸線上的反射特性通常用反射系數(shù)ΓL表示：

　?。?）

　　3.2 電梯CAN總線的阻抗匹配

　　通過式（4）來計(jì)算反射系數(shù)顯然比較麻煩，我們也可以通過系統(tǒng)邊界條件來計(jì)算反射系數(shù)?？紤]信號(hào)從傳輸線介質(zhì)進(jìn)入負(fù)載介質(zhì)的情形，如圖1所示。在分界面電流、電壓需保持連續(xù)，不可階躍，因此有：

　?。?）

　　根據(jù)歐姆定律，有：

　　（6）

　　聯(lián)立方程組（5）（6）得：

　?。?）

　　從式（7）中可以看出，當(dāng)RL=ZC時(shí)，Γ=0，負(fù)載不產(chǎn)生反射信號(hào)。因此信號(hào)從傳輸線進(jìn)入負(fù)載時(shí)不發(fā)生反射的條件是：負(fù)載電阻等于傳輸線特性阻抗，即RL=ZC，這種時(shí)候我們稱之為阻抗匹配。

　　從上面的分析中可以看出，電梯CAN總線阻抗匹配的條件是電梯CAN總線上的負(fù)載電阻等于傳輸線的特性阻抗。CAN總線使用的雙絞屏蔽線的特性阻抗為60Ω，一般CAN收發(fā)器的輸入阻抗都高達(dá)20KΩ左右，遠(yuǎn)大于傳輸線的特性阻抗。因此，需在CAN總線間并入總值約為60Ω的電阻以實(shí)現(xiàn)阻抗的匹配。

　　3.3 CAN信號(hào)的短距離傳輸

　　考慮CAN通訊信號(hào)按圖2方向傳輸，信號(hào)以速度v向z方向傳播，傳播距離L，信號(hào)上升沿斜率k，上升沿時(shí)間ts。在無阻抗匹配情況下，反射信號(hào)回到輸出端的時(shí)延，單時(shí)延很小時(shí)，反射信號(hào)將被上升沿掩蓋，不會(huì)對(duì)通訊造成影響。一般認(rèn)為當(dāng)信號(hào)時(shí)延小于ts的20%，信號(hào)的反射是可接受的，再考慮到CAN通訊實(shí)際上是CAN_H和CAN_L的差分，因此要求時(shí)延t 　　4 電梯CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

　　4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

　　通訊系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有以下幾種：

　　（1）星型拓?fù)洌盒切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)中一定要有一個(gè)主機(jī)，各分機(jī)通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)與主機(jī)相連，分機(jī)之間的通訊須通過主機(jī)轉(zhuǎn)接。在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，單個(gè)分機(jī)的故障不會(huì)影響主機(jī)和其它分機(jī)之間的通訊。但由于分機(jī)之間的通訊都要通過主機(jī)才能完成，因此，一旦主機(jī)發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)通訊就無法正常工作，所以對(duì)主機(jī)的可靠性和容量要求很高；此外，每個(gè)分機(jī)都要通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與主機(jī)連接，電纜使用量大。

　?。?）環(huán)型拓?fù)洌?a target="_blank">環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中沒有主機(jī)，在環(huán)型拓?fù)渲校鞴?jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)之間的鏈路組成一個(gè)閉合環(huán)路。數(shù)據(jù)在鏈路上的傳輸是單方向的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)從一條鏈路上接收數(shù)據(jù)，從另一條鏈路發(fā)送出去，數(shù)據(jù)沿一個(gè)方向在網(wǎng)上環(huán)行。環(huán)型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是，所需介質(zhì)長(zhǎng)度較短；缺點(diǎn)是，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)引起全網(wǎng)的故障。

　?。?）網(wǎng)型拓?fù)洌壕W(wǎng)型拓?fù)涞拿總€(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條或幾條鏈路同其他節(jié)點(diǎn)相連。節(jié)點(diǎn)之間存在多條路徑傳輸數(shù)據(jù)，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)就可能選擇較為空閑的通道或繞開故障點(diǎn)，因而網(wǎng)絡(luò)資源可以得到充分的利用。單個(gè)節(jié)點(diǎn)或線路的故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響較小，網(wǎng)絡(luò)可靠性較高。但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。

　?。?）總線型拓?fù)洌嚎偩€型拓?fù)涫嵌嘀魍ㄓ崳總€(gè)節(jié)點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它采用單一總線作為傳輸介質(zhì)，所有節(jié)點(diǎn)通過硬件驅(qū)動(dòng)接口接至總線上，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)都能接收。數(shù)據(jù)按組發(fā)送，各節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過地址識(shí)別，將符合的數(shù)據(jù)從總線中復(fù)制下來?？偩€拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是，所需電纜長(zhǎng)度短，布線容易?？偩€僅僅是一個(gè)傳輸信道，沒有任何處理功能，工作的可靠性較高，擴(kuò)展方便。缺點(diǎn)是系統(tǒng)范圍受到限制。

　?。?）樹型拓?fù)洌簶湫屯負(fù)涫菑目偩€拓?fù)溲葑兌鴣淼?。從樹根開始，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)下都可以有多個(gè)分支。樹型拓?fù)涞脑S多特點(diǎn)與總線拓?fù)漕愃?，但是它的故障比較容易隔離和檢查。

　　4.2 CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　CAN高速標(biāo)準(zhǔn)ISO11898采用總線結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在總線的兩端各接有一個(gè)終端電阻。然而，在實(shí)際情況中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒎菄?yán)格的總線結(jié)構(gòu)，有些節(jié)點(diǎn)具有一定的支線長(zhǎng)度。另外，在某些應(yīng)用中，從EMC的角度考慮，對(duì)終端網(wǎng)絡(luò)作一些調(diào)整效果可能會(huì)更好。下面簡(jiǎn)單介紹各種總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：

　?。?）雙終端總線。標(biāo)準(zhǔn)的雙終端總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在總線的兩端分別接一個(gè)120Ω終端電阻，總線總阻值為60Ω。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)接線簡(jiǎn)單，可靠性好，傳輸距離遠(yuǎn)，是目前電梯上最常用的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　?。?）單終端總線。CAN總線匹配的最簡(jiǎn)單方法就是在總線上并一個(gè)60Ω的終端電阻。這種拓?fù)湎?，總線電阻為60Ω，阻抗匹配。但在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，很多節(jié)點(diǎn)實(shí)際上都不在總線而在支線上，其傳輸距離受限，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總線長(zhǎng)度只有標(biāo)準(zhǔn)雙終端總線接法總線長(zhǎng)度的50%。

　?。?）分離總線。分離總線就是在雙終端總線的基礎(chǔ)上，將單個(gè)終端電阻分成兩個(gè)阻值相同的電阻，在兩電阻之間通過一個(gè)電容接地，如圖3所示?？梢钥闯觯蛛x總線并不改變總線的DC特性。分離總線有兩種接地方式：1）將兩個(gè)終端均采用分離形式并單獨(dú)接地。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以優(yōu)化通訊的高頻性能。但是，將兩個(gè)終端電阻都接地以后，可能會(huì)通過地電流形成干擾性的回路電流。在這種情況下可以考慮2）只將一個(gè)終端電阻接地，這種接法則在中頻到低頻的范圍內(nèi)有更好的傳輸特性。這種總線結(jié)構(gòu)接線復(fù)雜，一般只在特定情況下使用。

　?。?）多終端總線。在某些應(yīng)用場(chǎng)合，如需要額外增加一個(gè)分支時(shí)，需要采用不同于總線結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這時(shí)候的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就類似于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這種情況下，可以采用多終端接法。多終端結(jié)構(gòu)就是把終端電阻（60Ω）分成兩個(gè)以上的電阻，總線上的電阻仍保證為60Ω。圖4所示是3個(gè)分支的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在這種情況下，每個(gè)分支都可以看出一個(gè)終端，每個(gè)終端電阻180Ω。

　　在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，如果去除其中一個(gè)終端，總線上的的阻抗將不再完全匹配。但是，在短距離傳輸情況下仍可以正常使用。因此，這種拓?fù)淝闆r下，CAN總線通訊距離將遠(yuǎn)小于雙終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　4.3 電梯CAN總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

　　圖5是在電梯群控CAN總線中直接并入一個(gè)匹配電阻R1=60Ω的電路圖，R1并入總線后，由于CAN收發(fā)器的阻抗遠(yuǎn)大于R1，因此，總線中的負(fù)載阻抗接近于60Ω，CAN總線達(dá)到阻抗匹配。但在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，假設(shè)A1向總線發(fā)送信號(hào)，電路中IrIm，匹配電阻右邊部分（紅色）實(shí)際上屬于支路，并不在總線中，因此，當(dāng)其長(zhǎng)度》Lmax時(shí)，系統(tǒng)將無法正常通訊。進(jìn)一步的，CAN通訊為多主總線，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都同時(shí)發(fā)送和接收信號(hào)。因此，在這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，匹配電阻兩端的長(zhǎng)度都必須小于Lmax，這將大大縮短CAN總線的最大傳輸距離。

　　因此，現(xiàn)有電梯CAN通訊中一般都選擇在總線兩端各并聯(lián)一個(gè)120Ω的終端電阻，如圖6所示。這這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，總線總電阻也接近60Ω，總線阻抗匹配。各節(jié)點(diǎn)與總線的連接距離小，反射可以忽略。但仍應(yīng)盡量減小節(jié)點(diǎn)到總線間的長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度應(yīng)小于Lmax。

　　在終端電阻的匹配中，終端電阻一定要放置在最遠(yuǎn)的兩端，如果其中一個(gè)放在中間位置，結(jié)構(gòu)如圖7所示。在該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，終端電阻外面的CAN收發(fā)器A1處于支路上，這將大大增加該節(jié)點(diǎn)的信號(hào)反射，進(jìn)而影響總線通訊。

　　應(yīng)該注意，在上面的分析中，并沒有考慮線阻和節(jié)點(diǎn)阻抗對(duì)總線電阻的影響，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)線長(zhǎng)和節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)終端電阻進(jìn)行微調(diào)，使CAN總線的總阻值盡量接近于60Ω。

　　5 結(jié)語

　　本文通過對(duì)傳輸線信號(hào)反射、CAN總線結(jié)構(gòu)等的分析，初步探討了電梯CAN總線終端電阻配置的基本原理。CAN總線終端電阻的配置應(yīng)遵循以下原則：

　　（1）終端電阻的配置應(yīng)達(dá)到CAN總線的阻抗匹配，應(yīng)使總線間的電阻等于傳輸線的特性阻抗。目前一般在CAN總線兩端各加120Ω的電阻，如果要求更高的話，可以根據(jù)總線長(zhǎng)度、節(jié)點(diǎn)數(shù)量對(duì)阻值進(jìn)行微調(diào)，使總線間阻值盡量接近于60Ω；（2）兩個(gè)終端電阻應(yīng)等值配置于線路相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處；（3）節(jié)點(diǎn)到總線間的距離應(yīng)盡量短，具體容許長(zhǎng)度受信號(hào)頻率、線阻等因素的影響會(huì)有所不同。特別的，在外接診斷儀等臨時(shí)性設(shè)備節(jié)點(diǎn)時(shí)，更應(yīng)注意這點(diǎn)。

　　總之，電梯CAN通訊終端電阻的配置是必不可少的，加大或減小阻值都將造成通訊不穩(wěn)定甚至無法正常通訊。終端電阻的位置應(yīng)使CAN總線間的總阻值盡量接近于傳輸線特性阻抗，線路未匹配部分的長(zhǎng)度盡量短。

　　CAN總線的干擾波

　　現(xiàn)代汽車上使用CAN總線，它是一種“雙絞線”形式，分布在各個(gè)不同電腦間，稱為“控制器局域網(wǎng)總線”技術(shù)。使用CAN總線系統(tǒng)比傳統(tǒng)的布線方式，大大簡(jiǎn)化了線路的布局，數(shù)據(jù)傳輸速度更高、更智能和更精確。

　　CAN總線上傳輸?shù)氖歉咚傩畔?shù)據(jù)流，猶如波浪一樣，一波一波的傳輸。人們發(fā)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)流到達(dá)目的地或終端時(shí)，在其終端會(huì)發(fā)生反射，造成信息的干擾波，影響信息的正常傳輸。就如同海浪沖擊防波堤的海岸時(shí)，受到堅(jiān)硬巖石的抵檔，會(huì)在海浪上疊加反射波，造成海浪的更大沖擊，也破壞原先傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>

　　如何減少信息數(shù)據(jù)流在電腦終端的反射呢？人們觀察海浪時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海浪沖擊到沙灘上時(shí)，柔軟的沙灘就會(huì)吸收海浪而不會(huì)形成反射波。CAN總線上的高速信息數(shù)據(jù)流的反射波，能被什么物品吸收呢？通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在總線的最遠(yuǎn)端，只要并聯(lián)兩個(gè)電阻就可以了。

　　圖一、CAN總線上的終端電阻是并聯(lián)的

　　CAN總線上終端電阻是并聯(lián)在總線上的，將終端電阻放于較遠(yuǎn)的電腦處，或單獨(dú)放置均是可以有效地吸收反射波的。在圖一上的兩終端阻值均為120Ω，是并聯(lián)在CAN雙絞總線兩端的，所以測(cè)量CAN高低兩線間的電阻應(yīng)為60Ω。如果不是60Ω而是120，表示有一個(gè)終端電阻斷路了。如果CAN兩線間的電阻為無穹大，表示兩個(gè)終端電阻都斷路了。若CAN兩線間的電阻為零，則表示兩條高低總線連接在一起短路了。終端電阻一旦斷路，由于干擾波不能有效的被吸收，就會(huì)造成總線傳輸?shù)男盘?hào)不穩(wěn)定，直接影響相關(guān)電腦的正常工作。

　　圖二、終端電阻并聯(lián)在CAN雙絞總線兩端

　　如某寶馬轎車的終端電阻，單獨(dú)裝在車頭部大燈的下方，一次追尾事故造成這個(gè)終端電阻連線斷路，而維修師傅不知道其用途，就將它丟棄了。結(jié)果造成該寶馬轎車失去了一項(xiàng)重要的安全功能，即車輛防滑功能喪失了。其儀表盤上的防滑警告燈也報(bào)警亮起，造成車主十分擔(dān)心。經(jīng)反復(fù)仔細(xì)查找，才排除這個(gè)車輛防滑功能失效的故障。

　　由此可見，CAN總線上終端電阻是極重要的。其實(shí)測(cè)量判斷這個(gè)特定的終端電，對(duì)每位維修師傅甚至車友均不是麻煩的，都是可輕易掌握的。

　　結(jié)語

　　關(guān)于can總線的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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