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工工程技术笔记程技术笔记 CANCAN- -busbus 应用技术应用技术 TN04020101 V1.01 Date2009/12/08 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 类别 内容 关键词 现场总线 CAN-bus 波特率 通讯距离 拓扑结构 通讯电缆 终端电阻 连接器 摘 要 本文简介建设一个实际的 CAN-bus 网络时， 对通讯电缆、 总线连接器的选择与计算，以及一些保障通讯可靠、提高抗 干扰能力的经验措施。 Technical Note 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术笔记工程技术笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. i CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 修订历史修订历史 版本 日期 原因 V0.90 2004-08-06 创建文档 V1.00 2009-11-24 修改格式 V1.01 2009-12-08 修改图片 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术笔记工程技术笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. ii CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 销售与服务网络销售与服务网络（一）（一） 广州周立功单片机发展有限公司广州周立功单片机发展有限公司 地址广州市天河北路 689 号光大银行大厦 12 楼 F4 邮编510630 电话02038730916 38730917 38730972 38730976 38730977 传真02038730925 网址 广州专卖店 地址广州市天河区新赛格电子城 203-204 室 电话02087578634 87569917 传真02087578842 南京周立功 地址南京市珠江路 280 号珠江大厦 2006 室 电话02583613221 83613271 83603500 传真02583613271 北京周立功 地址北京市海淀区知春路 113 号银网中心 A 座 1207-1208 室（中发电子市场斜对面） 电话01062536178 62536179 82628073 传真01082614433 重庆周立功 地址重庆市石桥铺科园一路二号大西洋国际大厦 （赛格电子市场）1611 室 电话02368796438 68796439 传真02368796439 杭州周立功 地址杭州市天目山路 217 号江南电子大厦 502 室 电话0571 28139611 28139612 28139613 28139615 28139616 28139618 传真0571 28139621 成都周立功 地址成都市一环路南二段 1 号数码同人港 403 室 （磨子桥立交西北角） 电话02885439836 85437446 传真02885437896 深圳周立功 地址 深圳市深南中路 2070 号电子科技大厦 C 座 4 楼 D 室 电话075583781788（5 线） 传真075583793285 武汉周立功 地址武汉市洪山区广埠屯珞瑜路 158 号 12128 室 （华中电脑数码市场） 电话02787168497 87168297 87168397 传真02787163755 上海周立功 地址上海市北京东路 668 号科技京城东座 7E 室 电话02153083452 53083453 53083496 传真02153083491 西安办事处 地址西安市长安北路 54 号太平洋大厦 1201 室 电话02987881296 83063000 87881295 传真02987880865 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术笔记工程技术笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. iii CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 销售与服务网络（二）销售与服务网络（二） 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 地址广州市天河区车陂路黄洲工业区 3 栋 2 楼 邮编510660 传真02038601859 网址 （嵌入式系统事业部） （工控网络事业部） （楼宇自动化事业部） 技术支持技术支持 CAN-bus 电话02022644381 22644382 22644253 邮箱can.support iCAN 及数据采集 电话02028872344 22644373 邮箱ican MiniARM 电话02028872684 28267813 邮箱miniarm.support 以太网 电话02022644380 22644385 邮箱ethernet.support 无线通讯 电话020 22644386 邮箱wireless 串行通讯 电话02028267800 22644385 邮箱serial 编程器 电话02022644371 邮箱programmer 分析仪器 电话02022644375 28872624 28872345 邮箱tools ARM 嵌入式系统 电话02028872347 28872377 22644383 22644384 邮箱arm.support 楼宇自动化 电话02022644376 22644389 28267806 邮箱mjs.support mifare.support 销售销售 电话02022644249 22644399 22644372 22644261 28872524 28872342 28872349 28872569 28872573 38601786 维修维修 电话02022644245 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术笔记工程技术笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 1 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 目 录 1. 适用范围 ................................................................................................................... 1 2. 电缆选择 ................................................................................................................... 2 2.1 最低要求 ................................................................................................................... 2 2.2 电缆选择的要素 ....................................................................................................... 2 2.3 电缆选择的极限值 ................................................................................................... 2 2.3.1 电缆结构 ........................................................................................................... 2 2.3.2 电缆有效电阻 ................................................................................................... 3 2.3.3 DB9 连接器的有效电阻 .................................................................................. 3 2.3.4 电缆适用类型示例 ........................................................................................... 3 2.4 取决于电缆长度的波特率 ....................................................................................... 5 2.4.1 CiA推荐的位定时 ............................................................................................ 5 2.4.2 采用本文 CAN接口时最大的导线长度 ......................................................... 6 3. 设备配线 ................................................................................................................... 8 3.1 配线和连接 ............................................................................................................... 8 3.2 DB9 连接器 .............................................................................................................. 9 3.3 OPEN5 连接器 ....................................................................................................... 10 4. 有用的附件 ............................................................................................................. 11 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 1 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 1.1. 适用范围适用范围 本文档说明建设一个实际的 CAN-bus 网络时，对通讯电缆、总线连接器的选择与计算， 以及一些保障通讯可靠、提高抗干扰能力的经验措施。 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 2 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 2.2. 电缆选择电缆选择 2.12.1 最低要求最低要求 通常，CAN-bus 总线采用差分信号传输方式，以双绞线作为物理层，需要有 2 根线作 为差分信号线（CAN_H、CAN_L） 。如果使用屏蔽双绞线，屏蔽层应被连接到 CAN_Shield 或外壳。 2.22.2 电缆选择的要素电缆选择的要素  线长 如果外部干扰比较弱，CAN-bus 总线中的短线（长度＜0.3m，例如在 T 型连接器可以 采用扁平电缆。通常，用带屏蔽层的双绞线作为差分信号传输线会更可靠。带屏蔽层的双绞 线通常被用作长度大于 0.3m 的电缆。  波特率 由于取决于传输线的信号延迟时间，CAN-bus 总线的通讯距离可能会随着波特率减小 而增加。  外界干扰 必须考虑外界干扰， 例如由其他电气负载引起的电磁干扰。 尤其注意有大功率电机运行 或其它在设备开关时容易引起供电线路上电压变化的场合。如果无法避免出现类似于 CAN-bus 总线与电压变化强烈的供电线路并行走线的情况，CAN 总线可以采用带双屏蔽层 的双绞线。  特征阻抗 所采用的传输线的特征阻抗约为 120Ω。由于 CAN-bus 总线接头的使用，CAN-bus 总线 的特征阻抗可能发生变化。因此，不能过高估计所使用电缆的特征阻抗。  有效电阻 所使用电缆的电阻必须足够小，以避免线路压降过大，影响位于总线末端的接收器件。 为了确定接收端的线路压降，避免信号反射，在总线两端需要连接终端电阻。 2.32.3 电缆选择的极限值电缆选择的极限值 2.3.12.3.1 电缆结构电缆结构 为了避免受到外界干扰的影响，传输数据的电缆通常使用带有屏蔽层的双绞线，并且 屏蔽层要接到参考地。 下面的图 2-1、图 2-2 分别列出了带单/双屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接线示范。 9 1 4 5 6 7 9 2 3 8 1 4 5 6 7 2 3 8 CAN_L CAN_H CAN_GND S hielded wire with transposed wires CAN_L CAN_H CAN_GND at wireshield earth PE Wire structureSignal assignment of wire and connection of earthing and terminator n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. not connected DSUB9 connector female or male pin designation connector caseconnector case DSUB9 connector female or male pin designation CAN wire with connectors 图 2-1 单屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 3 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 CAN_L CAN_H CAN_GND Shield 9 1 4 6 9 3 8 1 4 6 7 2 3 8 CAN_L CAN_H CAN_GND n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. n.c. not connected 5 2 7 5 Shield at outer wireshield at inner wireshield DSUB9 connector female or male pin designation DSUB9 connector female or male pin designation CAN wire with connectors connector caseconnector case Signal assignment of wire and connection of earthing and terminator Double Shielded wire with transposed wires Wire structure earth PE Do not connect to earth at this point 图 2-2 双屏蔽层的 CAN 电缆剖析与连接 在使用双层屏蔽线的双绞线时，使用者必须注意电缆的外屏蔽层只能通过一个连接 器的外壳连接到大地上。 由于连接器的外壳一般与已接地的设备前面板相连接， 连接到到外 屏蔽层的连接器外壳和连接器的 5 针在网络中一点连接。 这可以被应用到类似的内屏蔽层也 接地的设备上。 2.3.22.3.2 电缆有效电阻电缆有效电阻 国际标准 ISO/DIS-11898 有以下推荐值直流电压参数、终端电阻与波特率近似值， 可以参考表格 2-1。 表格 2-1 与传输线长度相关的电缆直流参数推荐值 总线长度总线长度 电缆电缆 1* 终端电阻终端电阻 最大波特率最大波特率 直流电阻直流电阻 导线截面积导线截面积 040m 70mΩ/m 0.25 mm ～0.34 mm AWG23, AWG22 124Ω/1 1Mbps at 40m 40m300m 500Kbps at 100m 300m600m 100Kbps at 500m 600m1km 50Kbps at 1km 1 电缆交流参数推荐值120Ω 特征电阻、5ns/m 延时； 2 为了把电缆直流电阻引起的电压衰减降到最小，较大的终端电阻值（例如选用非标准的 150～300Ω； 而在 ISO11898 标准中，提供的参考值为“118ΩBTR0 寄存器位 6...0 Tseg1 BTR1x 1 BTR1x ＝ CAN 控制器 BTR1 寄存器内容 以 0 x0F 掩蔽-BTR1 寄存器位 3...0 Tsjw sjw 1 采样点跳转宽度；sjw ＝ BTR1 寄存器内容以 0 xC0 掩蔽 - BTR1 的位 7 和 6， 值的范围 0..3 trxdel max. 62 ns CAN 控制器延时 50 ns 实测值 ttxdel max. 40 ns Tx CAN 发送器 82C250 的延时值 max. 80 ns Rx 30 ns 连到 HCPL710 x 的典型延时 topto max. 40 ns HCPL710 x 光偶延时 typ. 28 ns 15 ns 连到 82C250 的典型延时 Cable delay 5.5 ns/m 双绞线典型值有效长度, 厂商规范, 见前面的 CiA 标准 因此, 对于 CAN 控制器 SJA1000， 82527 或 8xC591 芯片， 以下方程的结果 在 5.5 ns/m 电缆延时的情况下，所有时间单位为 ns见表达式 {}12501111122 11 xxrxdeltxdelopto MAX nsBTRBTRsjwttt l ns m  ⋅⋅−−⋅ ⋅  公式 2-4 表格 2-6 为导线最大长度的典型值和一些波特率情况下导线的最小长度。 导线最大长度的典型值符合本文的经验值， 并经过实际测量的证实。 本文所列数据已经 过标准测试并遵循 1Mbps 特定值检查。 最小有效线长已经被使用在厂商规范中最差延时的场合。这些线长不能通过测量来证 实，因为元件的延时都很正常且好于最差场合规范的规定。 由温度引起的延时的显著变化可以被排除。 通常由器件生产误差引起的延时的偏移比温 度引起的要大。 请注意带有终端电阻的网络构成了这些规范的基础。每个线上的电阻（如较长的支线） 会引起有效线长的减少。 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 7 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 表格 2-6 标准波特率时的导线最大长度、导线最小长度 导线最大长度导线最大长度 lmax [m] 1*）） 导线最小长度导线最小长度 lmin [m] 2*）） 波特率波特率 [kbps] SJA1000 寄存器寄存器 BTR0 [HEX] BTR1 [HEX] 37 59 80 130 180 270 420 570 710 1000 1400 2000 3600 5400 7300 20 42 65 110 160 250 400 550 700 980 1400 2000 3600 5400 7300 1000 800 666.6 500 333.3 250 166 125 100 66.6 50 33.3 20 12.5 10 00 00 00 00 01 01 02 03 43 45 47 4B 53 5F 67 14 16 18 1C 18 1C 1C 1C 2F 2F 2F 2F 2F 2F 2F 1*）延时 2*）延时 trxdel 50 ns trxdel 62 ns ttxdel 30 ns ttxdel 60 ns topto 15 ns topto 40 ns ∑TDEL 110 ns ∑ TDEL 202 ns 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 8 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 3.3. 设备配线设备配线 3.13.1 配线和连接配线和连接 CAN 网络的拓扑结构是“直线式”的；对比星形或环形网络，网络有两个“端点” 。在 两个端点上，都有 1 个大约 120Ω 的终端电阻被连接在 CAN_H 和 CAN_L 信号线上。 请确认你总是在总线两端使用单独的终端电阻，因为当在将来对网络作出一些改变时， 在总线接头或 PCB 里的电阻很难被发现。针式的或孔式的 9 针 DB9 连接器都可以被用作 CAN 总线接头。 l 0,3 m CAN_L CAN_GND CAN_H PE l 0,3 m CAN-CBM- AI4 CAN-CBM- COM1 CAN-CBM- DIO8 l 0,3 ml 0,3 ml 0,3 m Female Connector Male Connector e.g. CAN-SPS Interface CSC595/2 or CAN-PC Board Terminator Male Terminator Order-no. C.1302.01 Connecting CAN_GND to Protective Conductor PE Terminator with PE Connector Female Terminator Order-no. C.1301.01 T-Connector C.1311.03 CAN-Cable Order-no. C.1323.03 Net 2 Net 1 e.g. PCI/ 405, CAN-USB, VME-CAN2, et c. CAN-Cable Order-no. C.1323.03 CAN-Cable Order-no. C.1323.03 T-Connector C.1311.03 T-Connector C.1311.03 T-Connector C.1311.03 CAN-Board T-Connector Order-no. C.1311.03 图 3-1 CAN-bus 网络的配线与连接 一些 CAN-bus 模块支持这种总线结构，因为他们有两个不同的 DB9 型插座一个连接 输入线，另一个连接输出线。如果一个模块被从链接上移除，CAN 总线能立即互相连接， 因为一个有孔式的 DB9 连接器而另一个有一个针式的 DB9 连接器。 通常情况下， 总线端点仅有一个 CAN 连接的设备。 它的连接可以通过一个 T 型连接器。 总线末端支线长度应尽可能的短。通常，接近 0.3m 的长度是可以得到保证的。 参考电位对 CAN 总线有影响，因为每个模块彼此之间是相互隔离的。参考电位在网络 中的某一点被接地。请确认只有一个接地点，否则会在 CAN_GND 线上形成地环流。 如果连接了一个没有电气隔离的 CAN 接口，产生的效果就像连地。因此，最多只能连 接一个没有电气隔离的 CAN 接口。 所有 CAN 产品都应该具备电气隔离接口。实际上如果模块没有电气隔离接口，将在模 块手册里被特别提及。 如果使用单层屏蔽电缆时，作为 CAN_GND 的屏蔽线不能连接到 DB9 接头的屏蔽层， 只能与 pin 3 和/或 pin 6 连接。屏蔽层肯定在某一点处被接地（PE） 。因此，可以采用特殊 的连地的终端。 如果使用了双层屏蔽电缆，对于内屏蔽层，类似于单层屏蔽电缆屏蔽层的应用作为 CAN_GND 信号线且在某一点处接地PE。 外屏蔽层同样应该在某一点处接地（PE） 。但不是作为 CAN_GND。而是，外屏蔽层应 该总是被连接到 DB9 插座的接头屏蔽层。如果连接器没有屏蔽层（如扁平电缆连接器）外 屏蔽层还需要连接到 pin 5 以确保可靠的接地。 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 9 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 图 3-2 CAN-bus 网络的线缆与连接器 以下列表说明了组建 CAN 网络时应该遵守的规则 表格 3-1 CAN-bus 网络的连接规则 序序 规则说明规则说明 1 网络两端必须有两个范围在 118ΩRT130Ω 的终端电阻（在 CAN_L 和 CAN_H 信号之间） 2 参考电位“CAN_GND”在某一点处连接到地（PE） 。那里必须是一点接地 3 当使用双层屏蔽电缆时，外屏蔽层在某一点处连接到地。那里也必须是一点接地 4 没用的支线必须尽可能的短长度0.3m 5 使用适当的电缆类型必须确定电缆的电压衰减 6 确保不要在干扰源附近布置 CAN 总线。如果不得不这样做，建议使用双层屏蔽电缆。 3.23.2 DB9 连接器连接器 表格 3-2 说明了 CAN 总线的 9 针 DB9 连接器（公头） （与 CiA 协会的 DRP303-1 标准 一致） 的引脚分配。 通常的产品中， CAN 模块或 CAN 开发板只分配 CAN_H、 CAN_L 信号， 就可以正常通讯。因此，未加说明时，大多数连接电缆中不需要分配其他信号。 表格 3-2 DB9 针式连接器 信号信号 引脚引脚 信号信号 CAN_GND 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 保留 CAN_H 7 2 CAN_L 保留 8 3 CAN_GND CAN_V 9 4 保留 5 CAN_SHIELD 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 10 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 CAN_L、CAN_H CAN 信号线。 CAN_GND CAN 物理层的参考电平。连接到屏蔽层或者当使用双层屏蔽电缆时，连接到内 屏蔽层。 GND 可选的 GND 和 CAN_V的参考电平（在本文开发板上分配给 CAN_GND） 。 CAN_SHIELD CAN 屏蔽层，部分地合也标为 FG。 当使用双层屏蔽电缆时，CAN_SHLD 连接到外屏蔽层和 DB9 连接器的屏蔽壳。 并且，外屏蔽层被连接到 pin 5 以保证当使用没有屏蔽连接的连接器时，可靠的 接地。 CAN_V 可选的，CAN 接口的电压源7VV13V。 大多数本文开发板不要求通过总线供电， 如果需要采用总线供电， 不管用何种方 法，确保电源线在信号线的第一层屏蔽层外，且为了保此较低的电压衰减，应使 用足够粗的线。 3.33.3 OPEN5 连接器连接器 表格 3-3 说明了 CAN 总线的 OPEN5 连接器（通常的 PHOENIX 端子）的引脚信号分 配。通常只需分配CAN_H、CAN_L 信号。 表格 3-3 OPEN5 连接器 引脚引脚 信号信号 示意图示意图 5 CAN_V 4 CAN_H 3 CAN_SHIELD 2 CAN_L 1 CAN_GND OPEN5 插座到 DB9 插座不带电源连接的互连引脚信号分配见图 3-3。 The 9-pin DSUB connector is assigned in accordance with CiA DRP303-1. 图 3-3 OPEN5 连接器与 DB9 连接器的互连 广州致远电子有限公司广州致远电子有限公司 CAN-bus 应用技术 工程技术工程技术笔记笔记 2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 11 CANCAN- -busbus 网络电缆与插座的选择网络电缆与插座的选择 4.4. 有用的附件有用的附件 广州致远电子生产的 CAN-bus 产品一般选择 DB9 针型/孔型插座，其管脚信号定义如 表格 4-1 所示。DB9 插座的管脚定义符合 CiA 标准。 表格 4-1 CANCAN 连接器连接器 DB9DB9 针型插座针型插座 引脚引脚号号 信号信号 功能功能 2 CAN_L CAN_L 信号线 7 CAN_H CAN_H 信号线 3、6 GND 参考地 5 CAN_SHIELD 屏蔽线 1、4、8、9