如何搭建可靠的汽车CAN网络？

一、摘要

现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，在汽车中使用的CAN总线均属于现场总线。现场总线使得自控系统与设备都具备通讯能力，使汽车中各设备之间组成一个网络系统。其中CAN隶属于汽车C类总线标准，主要用于汽车安全相关及实时性要求较高的场合，如动力系统，空调压缩机系统，本文将从CAN总线在汽车上的应用与设计，给出可靠的汽车CAN总线解决方案。

二、汽车总线系统架构

市场调查表明，现如今大部分乘用车都选用基于CAN的网络，已占据整个汽车网络协议的63%以上。目前汽车上各种基于CAN的网络通过网关连接在一起，在未来，汽车的仪表盘将会是一个局部CAN网络，同时也兼顾网关的功能。

图1 基于CAN的汽车网络

高速CAN网络主要用于动力系统的通信，其传输速率在125kb/s到1Mb/s之间，实现网络通讯可以使用满足ISO11898-1，ISO11898-2的CAN模块收发器。同时，汽车制造商还会利用CAN的多路系统连接车身电子控制单元来构建车身网络的低速子网，其速率一般小于125kb/s。

三、物理链路设计

CAN总线的物理连接如图所示，总线两端均串联一个负载电阻RL，这个电阻用来抑制信号反射，作为系统终端来使用。

图2 CAN总线的物理连接

物理链路的设计往往决定传输信号的质量，误码，标准化的电气特性可以减少这些问题的出现，物理介质/连接器设计推荐如下表：

四、收发器可靠性设计

媒体相关接口（CAN收发器）是协议控制器与物理传输线路之间的接口，直接连接传输总线侧与控制器侧，承担总线侧恶劣的环境/干扰，保护控制侧正常运作，收发器的可靠性设计就变得尤为重要。收发器的高总线系统可靠性设计主要体现在以下几点：

五、收发模块EMC解决方案

应用于汽车上的零部件EMC标准为CISPR25，而CISPR25规定的EMI性能比工业级CISPR32规定的要求严格很多，这导致汽车产品的EMI问题都很难解决，最终导致开发项目周期延长，那么如何优化整体系统EMI性能呢？

● 对易干扰/受扰器件进行屏蔽及保护。在整个汽车系统内提供一个参考地平面，将所有屏蔽外壳与保护外围接至地平面，能有效的抑制EMI干扰。

● 保护信号，CAN信号电缆走线要求远离其他强干扰源，如电源模块等，同时使用屏蔽双绞线。

● 设计外围的原则是提供低阻抗的回路。如图，无论是优化EMI还是保护内部的EMS性能，选择合适大小的滤波电容，对应在特定的频率点有最低的交流阻抗，减小高频回路，是优化EMI的根本措施。

● 汽车系统内部走线精简，环路减小，避免直角走线。

六、典型应用电源解决方案

汽车车门控制单元的电源解决方案示意图：

七、小结

目前，所有的制造商都在汽车网络化控制上投入大量的资源，厂商及消费者也从汽车网络化的广泛应用中获取实际的利益。不过，汽车各零部件要有优秀的可靠性及EMC性能，才能源源不断的产生利益。金升阳具备多种可靠性试验室，将持续为汽车行业提供汽车零部件及汽车电源/收发器解决方案，简化客户的汽车开发/测试周期，综合提升系统的稳定性、安全性、可靠性。