CAN总线协议目前广泛应用于汽车中各种不同控制器之间的通信,CAN总线的物理应用是采用绝缘的双绞线来进行信号的传输,是世界上应用最广泛的现场总线,CAN总线本身具有强大的抗干扰能力。
双绞线是指两条相互绝缘的导线按照一定的距离(规格)互相缠绕在一起制成的一种通用配线。双绞线的主要作用是防止外界电磁的干扰,以及降低自身信号的对外干扰。双绞线一个扭绞周期的长度,称为节距,节距越小,抗干扰能力就越强。
双绞线抗干扰的原理是:当干扰信号作用在两根相互绞缠在一起的绝缘导线上时,其信号大小和相位都是相同的(在电子电路中这个干扰信号叫做共模信号),当通过在接收信号端设置的差分放大电路中,可以将共模信号消除,从而提取出有用信号。
典型差分放大电路如图所示,共模输入信号Ui1= Ui2,在这对共模输入信号的作用下,由于电路完全是对称的,因此两个三极管集电极对地电压Uc1= Uc2 ,差动输出电路的输出电压 U0= Uc1- Uc2=0 ,因此说明差动放大电路对共模信号没有放大作用。
CAN总线接口采用的就是差分信号传输方式。理想状态下,CAN总线的波形如下图所示:
接收电路只对CAN-H、CAN-L两根信号线的信号差值进行识别,当总线受到干扰时,两根总线会同时受影响,但其差分电压并不会受影响,因此差分信号传输方式具有更好的抗干扰能力。
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