奔馳汽車的通信如此固若金湯的原因
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隨著攝像系統(tǒng)、距離控制、航線保持等功能以及制動輔助系統(tǒng)、制動力分配系統(tǒng)、車身側(cè)傾干預與緩解系統(tǒng)等功能的飛速發(fā)展，汽車的系統(tǒng)功能之間已經(jīng)不再獨立，而是呈現(xiàn)互相合作的關(guān)系，各功能之間的無縫集成更是各大整車廠追求的目標。俗話說，外練筋骨皮，內(nèi)練一口氣，有了各式安全裝備加持的奔馳商務車，是如何保障這些安全裝備的穩(wěn)定工作的呢？下面將為大家從奔馳商務車的通訊系統(tǒng)——容錯CAN進行分析。
容錯CAN簡介
先來了解一下容錯CAN，容錯CAN 的物理層是由CAN-H、CAN-L、GND三根線組成的。下圖1為CAN總線通信信號的示意圖：
圖1 CAN總線通信信號
由圖中我們可以看出，CAN-H、CAN-L的電壓幅值在顯隱性發(fā)生變化時幅值變化高達4V，這樣不僅可以保證正常狀態(tài)下CAN總線的穩(wěn)定工作，還可以保證CAN總線中CAN-H、CAN-L其中一條發(fā)生故障（短路或者斷路）時，容錯CAN收發(fā)器會自動識別總線狀態(tài)，根據(jù)總線狀態(tài)做出調(diào)整（具體見下表1），保證了CAN總線在故障時的通訊正常。
表1 故障狀態(tài)檢測
容錯CAN故障處理模擬
下面我們用CANScope搭配CANScope-StressZ來分別模擬CAN-H對地短路與CAN-L對地短路時總線通信情況，下圖2、3分別表示CAN-H對地短路和CAN-L對地短路時的接線圖。
圖2 CAN-H對地短路
圖3 CAN-L對地短路
下圖4所示為用CANScope讀取到的模擬CAN-H、CAN-L短路的情況下容錯CAN的通訊狀態(tài)：
圖4 CAN-H短路時總線通信情況
注意：圖中CAN-H的波動雖然較大，但是幅值很小哦~
我們可以從圖4中看出，當CAN-H出現(xiàn)短路情況時，數(shù)據(jù)仍然能夠被接收節(jié)點正確讀取，表明CTM收發(fā)器會自動將工作狀態(tài)切換為CAN-L與地線進行CAN數(shù)據(jù)的收發(fā)；
圖5 CAN-L短路時總線通信情況
同樣，當CAN-L出現(xiàn)短路情況時，接收節(jié)點同樣能夠準確的分析出CAN數(shù)據(jù)，表明CTM收發(fā)器會自動將工作狀態(tài)切換為使用CAN-H與地線來進行CAN數(shù)據(jù)的收發(fā)。
通過上面的分析，我相信聰明的您肯定感受到，容錯CAN可以有效的保證在CAN-H、CAN-L中任何一條線出現(xiàn)短路或者斷路的情況下仍然能夠保證CAN數(shù)據(jù)的正常收發(fā)，奔馳商務車正是大量的使用這種容錯能力極強的CAN總線，使安全性得到了極大的保障！
容錯CAN網(wǎng)絡拓撲
圖6 CTM1054網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)與應用實例
如圖 6所示為CTM1054網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，在同一個CAN-bus 網(wǎng)絡中，最大可連接32個CTM1054節(jié)點。連接時需要注意終端電阻的連接，容錯CAN收發(fā)器終端電阻被設定為100 歐姆：即CANH所有電阻并聯(lián)為100歐姆，同時CANL總線所有電阻并聯(lián)為100歐姆。因此，在構(gòu)建一個CAN-bus網(wǎng)絡時，必須考慮CAN-bus網(wǎng)絡可能存在的節(jié)點數(shù)，根據(jù)節(jié)點數(shù)計算出終端電阻值，如圖中共5個CTM1054節(jié)點，因此CANH上的五個電阻阻值全部為500歐姆，CANL上五個電阻的阻值也全部為500歐姆。
產(chǎn)品推薦
那么什么樣的收發(fā)器支持容錯CAN呢？下面為大家推薦的兩款產(chǎn)品，這兩款產(chǎn)品不僅能夠支持容錯CAN的功能，還具備其他非常強大的功能：
圖7 CTM1054容錯CAN收發(fā)器
第一款是致遠電子根據(jù)多年的CAN-bus現(xiàn)場應用經(jīng)驗，推出的CTM1054容錯隔離CAN收發(fā)器，即可消除地環(huán)路的電勢差影響、有效抵御共模干擾，而且還保護了CAN控制器端的電路在強干擾環(huán)境中，大大降低了被干擾和損壞的概率，以模塊化的設計、可靠性的應用和具有競爭力的價格，幫助使用者降低整體的設計風險和采購成本。如圖7所示。
圖8 NXP TJA1055
第二款是NXP推出的TJA1055，它采用獨特的絕緣層上覆硅 (SOI, Silicon-On-Insulator) 工藝技術(shù)，在ESD、EMC以及功耗方面都有明顯改善。同時也降低了射頻發(fā)射強度，讓使用者可以在不影響安全性的情況下擴大網(wǎng)絡連線的范圍。加上提升射頻干擾效能和內(nèi)置斜率控制特性，能夠通過使用無屏蔽電纜來降低成本。如圖8所示：
