解决CAN总线常见信号干扰问题

eefocus_3949667

定位干扰原因   

总线干扰问题在电气和自动化领域确实是一个复杂且棘手的问题。对于经验丰富的工程师来说，他们可能凭借深厚的专业知识和丰富的实践经验，能够迅速定位并解决这类问题。然而，对于新手而言，由于缺乏相关的经验和知识，他们可能会觉得非常棘手。
首先，总线的干扰可能源于多种因素，如电磁干扰、电源波动、信号衰减、接地问题等。这些干扰可能导致总线通信不稳定、数据传输错误甚至系统崩溃。对于新手来说，要理解这些干扰源及其影响并不容易，更别提如何定位和解决问题了。

通过下图我们可以推导出，现场的干扰不是通过电磁辐射进来，整车的网络也没有干扰，基本可以断定干扰就是电机驱动器的CAN通讯没隔离好。

消除延时误差的方法

为了减小延时，增加通讯距离和降低通讯错误率，我们可以采取以下措施：
采用磁隔离的CTM1051方案设计接口收发电路；
用较粗的导线代替细导线，标准为1.5线缆（延迟为5ns/m）；
使用镀金或镀银的线缆；
增加网桥中继设备CANBridge延长通讯距离；
采用光纤传输，如致远电子的CANHUB-AF1S1，同等波特率可延长1倍通讯距离。
信号地（CAN-GND）


1 信号地概念
信号地也称为隔离地，为使电子设备工作时有一个统一的参考电位，避免有害电磁场的干扰，使设备稳定可靠的工作，设备中的信号电路统一参考地，即CAN-GND。


2 信号地处理
许多实际应用中，设计者常直接将每个节点的参考地接于本地的大地，作为信号的返回地，看似正常可靠的做法，却存在极大的隐患！


信号地（CAN-GND）正确的接法主要分为两种：


单屏蔽层线缆：如果线缆是单屏蔽层，信号地理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接，起到参考地的作用。但如果缺少信号地线，亦可将所有节点信号地都连接到屏蔽层，但这样屏蔽效果亦差强人意。


如下图，带有屏蔽层双绞线。

如下图，含信号地线双绞线连接方式。

下图，信号地与屏蔽层连接方式。

双屏蔽层线缆：当使用双层屏蔽电缆时，需要将所有节点信号地连接到内屏蔽层，若使用非屏蔽线进行数据传输时，请保持信号地管脚悬空处理。


下图，是双屏蔽层信号地处理方式。

所有节点信号地接到屏蔽层或者双屏蔽层的内层后，屏蔽层处理方式注意为单点接地，不可多点接地，否则会在信号地线上形成地环流。


另外，单点接地时为了加大供电地和信号地之间的隔离电阻，阻止共地阻抗电路耦合产生的电磁干扰，注意采用隔离浮地设计，通过阻容方式将屏蔽层与外壳隔离。如下图所示，未进行单点接地处理的报文受到电磁干扰。

阅读全文