Waarom gebruikt de CAN-bus een weerstand van 120 ohm als afsluitweerstand en geen andere waarde?

U moet bekend zijn met Transmissielijn Theorie om de diepere fysica die hier speelt, te begrijpen. Dat gezegd hebbende, hier is het overzicht op hoog niveau:

Hoe belangrijk de afsluiting is voor uw systeem, wordt bijna uitsluitend bepaald door hoe lang de busdraden zijn. Hier wordt de lengte bepaald in termen van golflengten. Als uw bus korter is dan één golflengte boven de 10, is de beëindiging (praktisch) niet relevant omdat er voldoende tijd is om de reflecties die door een impedantie-mismatch worden veroorzaakt uit te sterven.

Lengte gedefinieerd in golflengten is eerst een vreemde eenheid Om te converteren naar standaardeenheden moet je de snelheid van de golf kennen en zijn frequentie. Snelheid is een functie van het medium waar het doorheen reist en de omgeving rondom het medium. Gewoonlijk kan dit redelijk goed worden ingeschat door de diëlektrische constante van het materiaal en uitgaande van vrije ruimte rondom dat medium.

Frequentie is iets interessanter. Bij digitale signalen (zoals die in CAN) gaat het om de maximale frequentie in het digitale signaal. Dat wordt goed benaderd door f, max = 1 / (2 * Tr) waarbij Tr de stijgtijd is (conservatief gedefinieerd 30% -60% van het uiteindelijke spanningsniveau).

Waarom is het 120 is gewoon een functie van het ontwerp dat wordt beperkt door fysieke grootte. Het is niet specifiek belangrijk welke waarde ze binnen een breed bereik hebben gekozen (ze hadden bijvoorbeeld met 300 Ohm kunnen gaan). Alle apparaten in het netwerk moeten echter voldoen aan de busimpedantie, dus zodra de CAN-standaard is gepubliceerd, kan er geen discussie meer zijn.

Hier “s een verwijzing naar de publicatie (Bedankt @MartinThompson).

Reacties

• Een meer diepgaande behandeling van wat de lijnimpedantie bepaalt (120 ohm in dit geval) voor parallelle of getwiste draden is in een antwoord op Aangepaste vraag over USB-impedantie .

Dat type van CAN-bus is bedoeld om te worden geïmplementeerd door een getwist paar draden. De transmissielijnimpedantie van een niet-gespecificeerd twisted pair is niet exact, maar 120 Ω zal meestal dichtbij zijn voor de relatief grote draden die veel gebruikt worden voor CAN.

De weerstanden hebben ook een andere functie in CAN. U kunt CAN zien als een open-collectorbus die is geïmplementeerd als een differentieel paar. Het totaal van 60 Ω is het passieve samenvoegen van de CAN-bus. Als niets de bus aandrijft, hebben de twee lijnen dezelfde spanning vanwege de 60 Ω tussen hen in. Om de bus naar de dominante toestand te brengen, trekt een knooppunt de lijnen uit elkaar, elk ongeveer 900 mV, voor een totaal van 1,8 V differentieel signaal. De bus wordt nooit actief naar de recessieve toestand gereden, gewoon loslaten. Dat betekent dat de weerstand tussen de lijnen laag genoeg moet zijn, zodat de lijnen in een fractie van een beetje tijd teruggaan naar de rusttoestand.

Merk op dat de werkelijke CAN-standaard niets zegt over de fysieke laag anders dan moet het deze dominante en recessieve staten hebben. U kunt een CAN-bus bijvoorbeeld implementeren als een open collectorlijn met één uiteinde. De differentiële bus waar je aan denkt, wordt heel vaak gebruikt met CAN, en is opgenomen in buschauffeurchips van verschillende fabrikanten, zoals de gewone Microchip MCP2551.

Opmerkingen

• Pedant-modus – ISO11898 (wat zeker een CAN-standaard is 🙂 heeft delen 2, 3 en 5 die fysieke lagen beschrijven. deel 1 is (zoals je zegt) beperkt tot " dominant en recessief " – net als de originele Bosch-specificatie. en.wikipedia.org/wiki/ISO_11898
• Ook ISO11898 deel 3 (lage snelheid, fouttolerant) geeft aan dat de bus kan vallen terug naar een enkeldraadsmodus in het geval dat een kortsluiting wordt gedetecteerd op een van de gekoppelde lijnen.

CAN-bus is een differentiële bus. Elk differentieel paar draden is een transmissielijn. In principe moet de afsluitweerstand overeenkomen met de karakteristieke impedantie van de transmissielijn naar vermijd reflectie.CAN-bussen hebben een nominale lijnimpedantie van 120 Ω. Daarom gebruiken we een typische afsluitweerstandswaarde van 120Ω aan elk uiteinde van de bus.