控制器局域网的概念
控制器局域网是国际上应用最广泛的现场总线之一 。 CAN被设计作为汽车环境中的微控制器通讯， 在车载各电子控制装置ECU之间交换信息， 形成汽车电子控制网络 。 比如：发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中， 均嵌入CAN控制装置 。 一个由CAN 总线构成的单一网络中， 理论上可以挂接无数个节点 。 实际应用中， 节点数目受网络硬件的电气特性所限制 。 例如， 当使用Philips P82C250作为CAN收发器时， 同一网络中允许挂接110个节点 。 CAN 可提供高达1Mbit/s的数据传输速率， 这使实时控制变得非常容易 。 另外， 硬件的错误检定特性也增强了CAN的抗电磁干扰能力 。
控制器局域网（CAN）标准不断发展， 正用于车载和工业网络之外的许多新应用 。 支持它的微处理器变得普遍且价格低廉， 并且开源协议栈让其非常容易访问， 同时也容易添加至新系统 。 有许多CAN板可用于BeagleBone (Capes)、Stellaris? (BoosterPacks)、Arduino (Shields)和其他微处理器开发平台 。 当设计人员的系统上电却不能工作时， 应该怎么办呢？本文为您介绍一种对CAN物理层进行调试的较好工程方法 。 我们将介绍基础调试步骤， 并说明一个CAN物理层应有的性能， 以及找出问题的一些小技巧 。
调试基础知识
ISO11898-2和ISO11898-5规范详细说明了高速CAN物理层即收发器 。 掌握CAN物理层的基础知识以后， 利用简单的调试工具便可迅速地找出常见问题 。 所需的基本实验室工具为示波镜、数字万用表（DMM）和一个电源 。 如果想要深入了解问题， 则需要更高精度和更复杂的工具 。 这种问题已非本文讨论的范畴， 但是这里介绍的基础知识可帮助确定问题所属类别， 以及进一步调试所需的其他工具 。 一个由 TI 组装的CAN演示系统以及TI的SN65NVD255D评估模块（EVM）1， 用于演示硬件 。 另外， 我们还使用了其他一些东西， 例如：CAN连接器外接头电缆和芯片钩（抓住收发器引脚， 让其连接至电缆， 以更加容易地连接示波器指针， 如图1所示） 。
图1 CAN物理层调试基本工具

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连接检查
开始调试对话时， 使用DMM确认印刷电路板（PCB）上连接如我们所预计的那样—系统未上电 。 这看似很基础， 但令人吃惊的是， 这个简单的方法却解决了许多简单问题 。 所有人都会认为原理图、布局和制造工艺没有问题， 但不幸的是， 它们有时却并不如人愿 。 子插件板位置错误、虚焊和错误端接或者连接的电缆， 都是一些常见问题 。 利用DMM电阻设置来确认所有线路和连接均正确 。 图2所示CAN应用的简易原理图用作参考 。
图2 CAN应用简易原理图


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表1列举了需要检查的PCB和网络连接 。 收发器引脚和PCB上其他相关连接之间的电阻应为0Ω， 除非设计使用表注里介绍的一些选项 。 例如， 限流串联电阻器、总线端接电阻器或者数字I/O的上拉或下拉电阻器 。
表1 PCB和CAN收发器连接总结


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总线端接检查
大多数CAN标准均规定使用一条单双绞线（有或者无屏蔽层）， 其特性阻抗（Z0）为120Ω 。 应使用与线路特性阻抗相同的电阻器来端接电缆两端， 以防止信号反射 。 端接可以为电缆上总线端的单120Ω电阻器， 如图3中CAN总线左侧所示；或者， 它也可以位于某个端接节点内， 如图3右侧所示 。 不得将端接电阻从总线移除 。 如果CAN端接电阻负载不存在， 则信号完整性会受到影响， 并且无法满足比特计时要求 。 如果总线共模电压滤波和稳压理想， 则使用分裂端接， 如图2所示 。 在该图中， 每个电阻器均为60Ω， 而分裂电容器范围为1 nF到100 nF， 具体取决于共模滤波器所需的频率 。 2CANH到CANL的测得电阻应介于45Ω到65Ω之间， 以达到CAN标准、两个端接电阻器的并联阻抗以及并联节点输入电阻的容差 。 应根据可能碰到的极端故障状态（通常为系统接地的电源电压）来确定端接电阻器的额定功率 。