常見(jiàn)異常及解決方法 

 

（1）兩個(gè)節點(diǎn)近距離測試，低波特率通信正常，高波特率無(wú)法通信。 

 

可能原因：未加終端電阻。由于CAN收發(fā)芯片內部CANH、CANL引腳為開(kāi)漏驅動(dòng)，如圖1，在顯性狀態(tài)期間，總線(xiàn)的寄生電容會(huì )被充電，而在恢復到隱性狀態(tài)時(shí)，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒(méi)有放置任何阻性負載，電容只能通過(guò)收發(fā)器內部阻值較大的差分電阻放電。如果放電速度過(guò)慢，就會(huì )出現通信問(wèn)題。

 

解決方法：增加終端電阻。 

 

圖1  CAN收發(fā)器結構示意圖

 

（2）組網(wǎng)節點(diǎn)數少通信正常，增加節點(diǎn)后，通信異常。 

 

可能原因：總線(xiàn)電容過(guò)大?？偩€(xiàn)電容過(guò)大會(huì )影響CAN差分波形上升下降速度，如圖2。

 

解決方法：

 

a.檢查CAN節點(diǎn)接口的外圍電路，是否有外加電容、TVS管等器件，適當去除，以降低電容。

b.降低工作波特率。波特率降低可以延長(cháng)位時(shí)間，減小電容的影響，但若電容過(guò)大，則不一定有效。

 

 

圖2  總線(xiàn)電容影響波形圖

 

（3）應用中易損壞，更換模塊后正常。

 

可能原因：保護不足。CAN模塊由于體積受限，內部保護電路等級不高。在一些環(huán)境惡劣的應用現場(chǎng)，干擾能量過(guò)大易造成損壞。

 

解決方法：根據損壞情況適當增加保護電路。圖3是推薦的典型保護電路圖，電源端口有TVS保護，CAN接口有三級電路保護，可以抑制大能量的雷擊浪涌。

 

圖3  典型保護電路

 

（4）5V模塊匹配3.3V MCU，錯誤幀多或發(fā)不出數據。

 

可能原因：電平不匹配。5V模塊匹配3.3V MCU在測試中可能并無(wú)異常，但由于某些參數的微小變化，就會(huì )導致電平不能正常識別。圖4標示了模塊TXD輸入高電平的最低值0.7VCC，如小于該值，則存在風(fēng)險。

 

解決方法：增加電平轉換電路，或選擇3.3V模塊匹配3.3V MCU。

 

圖4  CAN模塊輸入參數

 

（5）近距離通信正常，遠距離無(wú)法通信。

 

可能原因：

 

a. CAN速率過(guò)高。由于CAN總線(xiàn)的仲裁機理，其對延時(shí)有著(zhù)非常嚴格的要求。線(xiàn)纜延時(shí)的存在，使得導線(xiàn)長(cháng)度制約著(zhù)實(shí)際應用中CAN的最高工作速率。CAN速率與通信距離成反比，速率越高，通信距離越短。

b. 線(xiàn)纜阻抗大，遠端信號幅值過(guò)低。

 

解決方法：

 

a.降低速率，或縮短總線(xiàn)長(cháng)度，可參考圖5線(xiàn)纜長(cháng)度與波特率的關(guān)系。

b.換用阻抗小的電線(xiàn)纜，或適當增大終端電阻值，可參考圖6線(xiàn)纜長(cháng)度與直流參數推薦。

 

圖5  線(xiàn)纜長(cháng)度與波特率的關(guān)系

 

圖6  線(xiàn)纜長(cháng)度與直流參數推薦

 

通過(guò)測試定位問(wèn)題 

 

當通過(guò)現有信息無(wú)法判斷問(wèn)題所在時(shí)，則需要對CAN接口進(jìn)行測試，定位問(wèn)題點(diǎn)。已推測出問(wèn)題所在時(shí)，也可以對CAN接口進(jìn)行測試，以驗證推測與解決效果。

 

（1）阻抗測量

 

在產(chǎn)品斷電、或從PCB卸下后，使用數字萬(wàn)用表測量模塊各引腳阻抗是否異常，如圖7。若出現短路情況，說(shuō)明模塊或相關(guān)聯(lián)電路有損壞現象。

 

測試時(shí)，TXD、RXD、VCC以GND為參考；CANH、CANL以CANG為參考。

 

圖7  阻抗測量示意

 

（2）檢測模塊供電電壓

 

產(chǎn)品上電，使用數字萬(wàn)用表測量模塊VCC-GND之間電壓，電壓應該在模塊正常供電范圍內，如圖8。若電壓值明顯低于正常范圍，且模塊發(fā)熱嚴重，則內部可能存在短路情況。若模塊發(fā)熱量正常（常規溫升15℃），則需要檢查外部供電電路是否異常。

 

圖8  供電測試示意圖

 

（3）檢測發(fā)送波形

 

使用示波器測試TXD引腳，以及CANH、CANL的差分波形，檢查波形的幅值大小、波特率、波形質(zhì)量、TXD和CAN差分波形是否對應等，如圖9、圖10。

 

圖9  發(fā)送波形測試示意圖

 

圖10  TXD與CAN差分波形

 

（4）檢測接收波形

 

使用示波器測試RXD引腳，以及CANH、CANL的差分波形，檢查波形的幅值大小、波特率、波形質(zhì)量、TXD和CAN差分波形是否對應等，如圖11、圖12。

 

圖11  接收波形測試示意圖

 

圖12  CAN差分與RXD波形圖

 

（5）檢測CAN總線(xiàn)波形

 

使用示波器測試CANH、CANL的波形，檢查顯性電平、隱性電平、位時(shí)間等參數是否正確。如圖13、圖14。

 

圖13  CAN總線(xiàn)波形測試示意圖

 

圖14  CANH、CANL總線(xiàn)波形

 

總結  

    

以上就是關(guān)于CAN總線(xiàn)接口異常的分析指南了，通過(guò)錯誤現象去分析可能原因，然后采用相應的解決方案去測試排錯。如果經(jīng)過(guò)以上測試，均未發(fā)現CAN總線(xiàn)接口異常情況，則可基本排除硬件問(wèn)題，進(jìn)一步分析需要進(jìn)行軟件層面的故障排查。

 

ZLG致遠電子作為國內總線(xiàn)隔離領(lǐng)導品牌，經(jīng)過(guò)二十年的技術(shù)積累，面向工業(yè)現場(chǎng)CAN總線(xiàn)應用推出了一系列總線(xiàn)隔離模塊，能有效解決總線(xiàn)干擾、通信異常等問(wèn)題。與傳統的設計相比，CAN總線(xiàn)隔離系列產(chǎn)品內置完整的隔離DC-DC電路、信號隔離電路、CAN總線(xiàn)收發(fā)電路以及總線(xiàn)防護電路，具備更高的集成度與可靠性，適用于需要高穩定性CAN總線(xiàn)通訊的場(chǎng)合，能夠有效幫助用戶(hù)提升總線(xiàn)通信防護等級。

 

 

●    波特率支持：5k~1Mbps或40k~1Mbps；

●    協(xié)議支持：CAN2.0A/B、CAN FD；

●    節點(diǎn)數量：110個(gè)；

●    工作溫度：-40~85℃或-40~105℃；

●    隔離電壓：2500VDC或3500VDC；

●    符合“ISO 11898-2”國際標準；

●    Mini小體積或標準模塊化封裝；

●    外殼及灌封材料符合UL94 V-0標準；

●    具有低電磁輻射和高抗電磁干擾性。

 

 

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