Warum verwendet der CAN-Bus einen 120-Ohm-Widerstand als Abschlusswiderstand und keinen anderen Wert?

Sie müssen mit Übertragungsleitung vertraut sein Theorie , um die tiefere Physik zu verstehen, die hier im Spiel ist. Das heißt, hier ist die allgemeine Übersicht:

Wie wichtig die Terminierung für Ihr System ist, hängt fast ausschließlich davon ab, wie lang die Busdrähte sind. Hier wird die Länge in Wellenlängen bestimmt. Wenn Ihr Bus Ist die Terminierung kürzer als eine Wellenlänge über 10, ist die Terminierung (praktisch) irrelevant, da genügend Zeit vorhanden ist, damit die Reflexionen, die durch eine Impedanzfehlanpassung eingeführt werden, aussterben. Die in Wellenlängen definierte Länge ist zunächst eine seltsame Einheit Begegnung. Um in Standardeinheiten umzurechnen, müssen Sie die Geschwindigkeit der Welle und ihre Frequenz kennen. Die Geschwindigkeit ist eine Funktion des Mediums, durch das es sich bewegt, und der Umgebung, die das Medium umgibt. Normalerweise kann dies durch die Dielektrizitätskonstante des Materials und unter der Annahme eines Freiraums, der dieses Medium umgibt, ziemlich gut geschätzt werden. Die Frequenz ist etwas interessanter. Bei digitalen Signalen (z. B. in CAN) geht es um die maximale Frequenz im digitalen Signal. Dies wird durch f, max = 1 / (2 * Tr) gut angenähert, wobei Tr die Anstiegszeit ist (konservativ definiert als 30% -60% des endgültigen Spannungspegels).

Warum es 120 ist ist einfach eine Funktion des Designs, die durch die physikalische Größe begrenzt ist. Es ist nicht besonders wichtig, welchen Wert sie in einem weiten Bereich ausgewählt haben (zum Beispiel könnten sie mit 300 Ohm gegangen sein). Alle Geräte im Netzwerk müssen jedoch der Busimpedanz entsprechen, sodass nach Veröffentlichung des CAN-Standards keine Debatte mehr stattfinden kann.

Hier „s ein Verweis auf die Veröffentlichung (Danke @MartinThompson).

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• Eine eingehendere Behandlung der Bestimmung der Leitungsimpedanz (in diesem Fall 120 Ohm) für parallele oder verdrillte Drähte ist in einer Antwort enthalten zu Benutzerdefinierte USB-Impedanzfrage .

Dieser Typ des CAN-Busses soll durch ein verdrilltes Adernpaar implementiert werden. Die Übertragungsleitungsimpedanz eines nicht spezifizierten verdrillten Paares ist nicht genau, aber 120 Ω wird die meiste Zeit nahe sein für die relativ großen Drähte, die üblicherweise für CAN verwendet werden.

Die Widerstände haben auch eine andere Funktion in CAN. Sie können sich CAN als einen Open-Collector-Bus vorstellen, der als Differenzpaar implementiert ist. Die Summe von 60 Ω ist das passive Zusammenziehen des CAN-Busses. Wenn der Bus nicht angesteuert wird, haben die beiden Leitungen aufgrund der 60 Ω zwischen ihnen die gleiche Spannung. Um den Bus in den dominanten Zustand zu bringen, zieht ein Knoten die Leitungen für jeweils 1,8 V Differenzsignal mit jeweils etwa 900 mV auseinander. Der Bus wird nie aktiv in den rezessiven Zustand gefahren, einfach loslassen. Das bedeutet, dass der Widerstand zwischen den Leitungen niedrig genug sein muss, damit die Leitungen in einem Bruchteil einer Bitzeit in den Ruhezustand zurückkehren.

Beachten Sie, dass der tatsächliche CAN-Standard nichts über die andere physikalische Schicht aussagt als es diese dominanten und rezessiven Zustände haben muss. Sie können beispielsweise einen CAN-Bus als Single-Ended-Open-Collector-Leitung implementieren. Der Differentialbus, an den Sie denken, wird sehr häufig mit CAN verwendet und ist in Bustreiberchips verschiedener Hersteller wie dem üblichen Microchip MCP2551 enthalten.

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• Pedant-Modus – ISO11898 (was sicherlich ein CAN-Standard ist 🙂 enthält die Teile 2,3 und 5, die physikalische Schichten beschreiben. Teil 1 ist (wie Sie sagen) auf " dominant und rezessiv " beschränkt – genau wie die ursprüngliche Bosch-Spezifikation. de.wikipedia.org/wiki/ISO_11898
• Außerdem legt ISO11898 Teil 3 (niedrige Geschwindigkeit, fehlertolerant) fest, dass der Bus fallen kann Zurück in einen Ein-Draht-Modus für den Fall, dass auf einer der gepaarten Leitungen ein Kurzschluss erkannt wird.

CAN-Bus ist ein Differenzbus. Jedes Differenzkabelpaar ist eine Übertragungsleitung. Grundsätzlich sollte der Abschlusswiderstand mit der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung übereinstimmen Reflexion vermeiden.Der CAN-Bus hat eine nominale Leitlinienimpedanz von 120 Ω. Aus diesem Grund verwenden wir an jedem Ende des Busses einen typischen Abschlusswiderstandswert von 120 Ω.