控制器局域网（CAN）物理层调试基础知识 微处理器, 开发平台, 局域网, 控制器, 基础知识

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关键字：控制器   局域网   物理层调试  
引言
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）。




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。




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。




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。