【導讀】CAN總線(xiàn)因強大的抗干擾和糾錯重發(fā)機制，被廣泛應用于新能源汽車(chē)、軌道交通、醫療、煤礦、電機驅動(dòng)等行業(yè)，但在CAN總線(xiàn)遇見(jiàn)不同程度的問(wèn)題時(shí)，工程師該如何有效進(jìn)行CAN-bus總線(xiàn)的安全保障呢？
在紛雜的CAN總線(xiàn)現場(chǎng)應用中，您是否遇到比如兩端總線(xiàn)不兼容、總線(xiàn)干擾大、負載率高、通信距離不夠、波特率不匹配等問(wèn)題，這時(shí)你會(huì )怎么處理呢？那接下來(lái)就介紹一下今天的主角，看看它是怎么解決這些問(wèn)題的吧！
“CAN-bus安全保鏢”——CAN/CANFD網(wǎng)橋簡(jiǎn)介
CAN網(wǎng)橋類(lèi)設備分為傳統高速CAN網(wǎng)橋（CANBridge+）和支持CANFD的網(wǎng)橋（CANFDBridge），如圖1所示。CANFDBridge是一款智能CANFD網(wǎng)橋，功能上覆蓋傳統高速CAN網(wǎng)橋，并且性能更好。CANFDBridge最低波特率僅支持 50Kbps，若CAN網(wǎng)絡(luò )波特率低于 50Kbps 則選擇 CANBridge+，接下來(lái)以CANFDBridge為例介紹一下它的技能吧。
圖1 CANFDBridge 和 CANBridge+
圖片 安全保障技能1——隔離干擾
隔離干擾是 CAN/CAN FD 網(wǎng)橋最重要的一個(gè)應用，網(wǎng)橋從軟硬件兩方面提升了設備抗干擾能力，硬件上采用電源、通信雙隔離的CAN模塊，實(shí)現2500VDC電氣隔離的CAN/CAN FD接口，靜電等級接觸放電±8KV，軟件上增加了抗干擾算法，可以有效隔離總線(xiàn)干擾。
如在充電樁及新能源汽車(chē)行業(yè)，強電流往往滋生復雜的電磁環(huán)境，導致通訊異常不斷，比如會(huì )出現數據上傳遲緩，儀表盤(pán)顯示異常，有ECU死機等問(wèn)題。面對干擾，有兩種措施，消除干擾源或者隔離干擾。但有些應用是無(wú)法消除干擾源，如在新能源車(chē)中，電機的啟停伴隨著(zhù)強電磁干擾，簡(jiǎn)單的做法是增加CANFDBridge將干擾隔離，如下圖2所示.
圖2 干擾隔離應用示例
圖片 安全保障技能2——ID過(guò)濾及轉化降低負載率
在高負載的CAN網(wǎng)絡(luò )中，某些CAN節點(diǎn)MCU性能低，無(wú)法處理總線(xiàn)上的所有的數據，導致自己需要的數據無(wú)法收到，出現這種情況只能過(guò)濾掉不需要的數據。CAN 網(wǎng)橋具有硬件執行驗收過(guò)濾的能力，每個(gè)CAN通道支持設置64組標準幀單ID/標準幀組ID/擴展幀單ID/擴展幀組ID的過(guò)濾配置，可有效過(guò)濾無(wú)需數據，這樣能夠最大程度上減小網(wǎng)絡(luò )負載。
圖3 濾波功能
ID轉化功能使用的是CANFDBridge的幀映射功能，單路最大可設置64條。例如在電池檢測行業(yè)，每組電池控制器使用相同的幀ID，無(wú)法安裝在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò )整體測試，此時(shí)可以使用幀映射功能實(shí)現多組電池的檢測。除此之外，數據部分也可進(jìn)行轉換，如圖4所示。
圖4 ID與數據轉換映射功能
圖片 安全保障技能3——波特率轉化
在一個(gè)復雜的工程中往往會(huì )用到多種類(lèi)型的CAN設備，他們來(lái)自不同公司不同的設計方案，可能使用不同的波特率卻不支持修改。圖5中所示，很顯然這些設備不能直接掛載到同一CAN網(wǎng)絡(luò )中，此時(shí)可通過(guò)CANFDBridge實(shí)現不同設備的波特率匹配及互相通信。此外，CANFDBridge支持自定義波特率配置，能輕松應對各種特殊設備。
圖5 波特率轉化功能
圖片 安全保障技能4——延長(cháng)通信距離
大家都知道，波特率越大傳輸距離就越短，但在實(shí)際應用中經(jīng)常會(huì )遇到超出傳輸距離導致CAN報文丟幀的現象，如圖6所示，網(wǎng)絡(luò )波特率是1Mbps，當總線(xiàn)超過(guò)40m，CAN 報文會(huì )丟幀，伴隨著(zhù)通信距離越長(cháng)，網(wǎng)絡(luò )丟幀現象越嚴重，因此整個(gè)網(wǎng)絡(luò )數據傳輸受到CAN 總線(xiàn)通信距離的限制。針對此情況可使用CANFDBridge，來(lái)延長(cháng)總線(xiàn)通信距離。
圖6 總線(xiàn)延長(cháng)功能
CAN網(wǎng)橋對于兩端總線(xiàn)不兼容、總線(xiàn)干擾大、負載率高、通信距離不夠、波特率不匹配等導致CAN-bus網(wǎng)絡(luò )故障的“敵人”毫不留情，試問(wèn)如此可靠的“保鏢”又有誰(shuí)能不愛(ài)呢？
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