CAN总线网络中为什么需要安装终端电阻?
2023-4-12 17:56:43 Author: 谈思实验室(查看原文) 阅读量:16 收藏

点击上方蓝字谈思实验室

获取更多汽车网络安全资讯

高速CAN网络需要在CAN_H和CAN_L加终端电阻,电缆上的终端电阻应与电缆的标称阻抗相匹配,终端匹配电阻一般为120Ω,每个终端电阻应能消耗0.25W的功率(标准来源:ISO 11898-2:2003)。

低速CAN网络的终端电阻数值不固定,Philips建议低速CAN网络,一个整体的RTH和RTL终端电阻为100Ω到500Ω(每个)。整个网络终端电阻可以确定如下公式:

为什么CAN总线网络中为什么需要安装终端电阻?主要有3方面原因:

  • 提高抗干扰能力,让高频低能量的信号迅速走掉;

  • 确保总线快速进入隐性状态,让寄生电容的能量更快走掉;

  • 提高信号质量,放置在总线的两端,让反射能量降低。

1

提高抗干扰能力

CAN总线上的信号区分“显性”和“隐性”两种状态,“显性”对应二进制的“逻辑0”,“隐性”对应二进制的“逻辑1”。“显性”或“隐性”由CAN收发器决定,下图为一款CAN收发器内部逻辑框图:

总线“显性”时,收发器内部Q1、Q2导通,CANH、CANL之间产生压差;“隐性”时,Q1、Q2截止,CANH、CANL处于无源状态,压差为0。

总线负载时,“隐性”时差分电阻阻值很大,外部的干扰只需要极小的能量即可令总线进入“显性”(一般的收发器显性门限最小电压仅500mV,压差为500mV时,总线就判断为“显性”)。总线上有差模干扰时,总线上就会有明显的波动,而这些波动没有地方能够吸收掉他们,就会在总线上创造一个显性位出来。

所以为提升总线隐性时的抗干扰能力,可以增加一个差分负载电阻,且阻值尽可能小,以杜绝大部分噪声能量的影响。然而,为了避免需要过大的电流总线才能进入“显性”,阻值也不能过小。

2

确保总线尽快进入隐性状态

由于总线上不可避免的存在寄生电容,CAN总线数据传输时,“隐性”和“显性”状态变化会对寄生电容进行充电和放电,若总线中无阻性负载,信号波形会出现“缓慢变化”的过程。如下图所示:

将上图放大后可发现显性恢复到隐性的时间长达1.44μS。在采样点较高的情况下勉强能够通信,若通信速率更高,或寄生电容更大,则很难保证通信正常。如下图所示:

为了让总线寄生电容快速放电,确保总线快速进入隐性状态,需要在CANH、CANL之间放置一个负载电阻。

增加一个60Ω的电阻后,从上图中看出,显性恢复到隐性的时间缩减到128nS,与显性建立时间相当。

由以上的波形对比可发现,终端电阻会使总线更快的在“显性”和“隐性”状态间变化。

3

吸收反射的信号,提高信号质量

信号在较高的转换速率情况下,信号当信号遇到阻抗变化时,会产生信号反射;传输线缆横截面的几何结构发生变化,线缆的特征阻抗会随之变化,也会造成反射。反射的信号则会返回来影响质量,在总线上产生“振铃”,如下图所示:

若“振铃”信号过大,就会影响信号质量,甚至造成总线数据传输错误。

在线缆末端增加一个与线缆特征阻抗一致的终端电阻,可以将反射信号的能量吸收,避免振铃的产生,如下图所示:

码上报名

2023第六届无人驾驶及智能驾舱中国峰会,5月11-12日,上海

码上报名

AutoSec 7周年年会暨中国汽车网络安全与数据安全合规峰会,5月11-12日,上海

码上报名

AES 2023 第四届中国国际汽车以太网峰会,6月8-9日,上海

更多文章

智能网联汽车信息安全综述

软件如何「吞噬」汽车?

汽车信息安全 TARA 分析方法实例简介

汽车FOTA信息安全规范及方法研究

联合国WP.29车辆网络安全法规正式发布

滴滴下架,我却看到数据安全的曙光

从特斯拉被约谈到车辆远程升级(OTA)技术的合规

如何通过CAN破解汽

会员权益: (点击可进入)谈思实验室VIP会员

END

微信入群

谈思实验室专注智能汽车信息安全、预期功能安全、自动驾驶、以太网等汽车创新技术,为汽车行业提供最优质的学习交流服务,并依托强大的产业及专家资源,致力于打造汽车产业一流高效的商务平台。

每年谈思实验室举办数十场线上线下品牌活动,拥有数十个智能汽车创新技术的精品专题社群,覆盖BMW、Daimler、PSA、Audi、Volvo、Nissan、广汽、一汽、上汽、蔚来等近百家国内国际领先的汽车厂商专家,已经服务上万名智能汽车行业上下游产业链从业者。专属社群有:信息安全功能安全自动驾驶TARA渗透测试SOTIFWP.29以太网物联网安全等,现专题社群仍然开放,入满即止。

扫描二维码添加微信,根据提示,可以进入有意向的专题交流群,享受最新资讯及与业内专家互动机会。

谈思实验室,为汽车科技赋能,推动产业创新发展!


文章来源: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzOTc2OTAxMg==&mid=2247520866&idx=1&sn=9cbce08aaa2075f7198a7ea2d202aa1d&chksm=e927d6b9de505faf8f8f4a74208f5ccdef8721d0ae5309e1377b864beb8edece508cb1626566#rd
如有侵权请联系:admin#unsafe.sh