Por que o barramento CAN usa um resistor de 120 ohms como o resistor de terminação e nenhum outro valor?

Você precisa estar familiarizado com a Linha de transmissão Teoria para entender a física mais profunda em jogo aqui. Dito isso, aqui está uma visão geral de alto nível:

A importância da terminação para o seu sistema é quase exclusivamente determinada pelo comprimento dos fios do barramento. Aqui, o comprimento é determinado em termos de comprimentos de onda. Se o seu barramento é menor do que um comprimento de onda acima de 10, a terminação é irrelevante (praticamente), pois há muito tempo para as reflexões introduzidas por uma incompatibilidade de impedância morrerem.

O comprimento definido em comprimentos de onda é uma unidade estranha no início Para converter para unidades padrão, você precisa saber a velocidade da onda e sua freqüência. A velocidade é uma função do meio pelo qual viaja e do ambiente ao redor do meio. Normalmente, isso pode ser estimado razoavelmente bem através da constante dielétrica do material e assumindo o espaço livre ao redor desse meio.

A frequência é um pouco mais interessante. Para sinais digitais (como aqueles em CAN), você está preocupado com a frequência máxima no sinal digital. Isso é bem aproximado por f, max = 1 / (2 * Tr) onde Tr é o tempo de subida (definido 30% -60% do nível de tensão final, conservadoramente).

Por que é 120 é simplesmente uma função do design limitada pelo tamanho físico. Não é especificamente importante qual valor eles escolheram dentro de uma ampla faixa (por exemplo, eles poderiam ter usado 300 Ohms). No entanto, todos os dispositivos na rede devem estar em conformidade com a impedância do barramento, portanto, uma vez que o padrão CAN foi publicado, não pode haver mais debate.

Aqui “s uma referência à publicação (Obrigado @MartinThompson).

Comentários

• Um tratamento mais aprofundado sobre o que determina a impedância da linha (120 ohm neste caso) para fios paralelos ou trançados é a resposta à Pergunta sobre impedância USB personalizada .

Esse tipo do barramento CAN deve ser implementado por um par trançado de fios. A impedância da linha de transmissão do par trançado não especificado não é exata, mas 120 Ω estará perto na maioria das vezes para os fios relativamente grandes comumente usados para CAN.

Os resistores também têm outra função no CAN. Você pode pensar no CAN como um barramento de coletor aberto implementado como um par diferencial. O total de 60 Ω é o pull-together passivo do barramento CAN. Quando nada está conduzindo o barramento, as duas linhas estão na mesma tensão devido aos 60 Ω entre elas. Para conduzir o barramento ao estado dominante, um nó separa as linhas, cerca de 900 mV cada, para um total de 1,8 V de sinal diferencial. O ônibus nunca é conduzido ativamente para o estado recessivo, apenas deixe-o ir. Isso significa que a resistência entre as linhas precisa ser baixa o suficiente para que as linhas voltem ao estado ocioso em uma fração de tempo.

Observe que o padrão CAN real não diz nada sobre a outra camada física do que deve ter esses estados dominantes e recessivos. Você pode implementar um barramento CAN como uma linha de coletor aberta de terminação única, por exemplo. O barramento diferencial em que você está pensando é muito comumente usado com CAN, e está incorporado em chips de drivers de ônibus de vários fabricantes, como o Microchip MCP2551 comum.

Comentários

• Modo pedante – ISO11898 (que certamente é um padrão CAN 🙂 tem as partes 2,3 e 5 que descrevem as camadas físicas. a parte 1 é (como você diz) limitada a " dominante e recessiva " – exatamente como a especificação original da Bosch. en.wikipedia.org/wiki/ISO_11898
• Além disso, ISO11898 parte 3 (baixa velocidade, tolerante a falhas) especifica que o ônibus pode cair de volta ao modo de um fio caso seja detectado um curto em uma das linhas emparelhadas.

O CAN Bus é um bus diferencial. Cada par diferencial de fio é uma linha de transmissão. Basicamente, o resistor de terminação deve corresponder à Impedância característica da linha de transmissão para evite reflexão.O barramento CAN tem uma impedância de linha característica nominal de 120Ω. Devido a isso, estamos usando o valor típico do resistor de terminação de 120Ω em cada extremidade do barramento.