芯耀
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導讀
無論是CAN總線還是485總線，實際應用中經(jīng)常會出現(xiàn)各種異常，常因總線組網(wǎng)后，波形邊沿出現(xiàn)過緩、呈“鐮刀”狀的現(xiàn)象，導致數(shù)據(jù)丟失或出錯，那么這現(xiàn)象前因后果大家是否真正的了解呢？
案例一1. CAN總線異?，F(xiàn)象
我司某工業(yè)機器人客戶反饋，使用SM1500的機器人控制板卡，在傳輸數(shù)據(jù)過程中出現(xiàn)丟幀的情況，如下圖1，客戶現(xiàn)場模擬的組網(wǎng)方式為31個節(jié)點的手拉手拓撲，通訊波特率為250kbps。圖1?現(xiàn)場組網(wǎng)環(huán)境若總線收發(fā)器在使用過程中出現(xiàn)異常，一般會先從總線波形著手去分析原因。如圖2，為客戶組網(wǎng)的簡要框圖，我司使用CAN分析儀抓取了第31個節(jié)點處總線波形，發(fā)現(xiàn)波形邊沿過緩，出現(xiàn)了“鐮刀”狀的現(xiàn)象，如下圖3。圖2?控制板卡組網(wǎng)簡要框圖
圖3?CAN總線“鐮刀”波形總線
波形出現(xiàn)“鐮刀”狀的現(xiàn)象通常是由于總線上存在過大電容起的，根據(jù)電容的充放電時間公式可知t=RC，其中R可看成總線接口內阻與終端電阻，C則是總線上的等效電容。如圖4，總線等效電容Cj包括總線引腳對地電容Cj1與總線之間的電容Cj2，當總線電平由高變低時（壓差變化），由于電容上的電壓不能突變，那么電容Cj會分別通過內阻R內和終端電阻R終端放電。收發(fā)器內阻和終端電阻一般固定，當電容過大時，則放電時間變長，從而導致了總線波形邊沿變緩。
圖4?總線等效電容放電原理框圖
2. CAN接口電路原理與異常分析
SM1500 CAN接口電容一般只有幾皮法，即使31個節(jié)點組網(wǎng)最多也不過上百皮法，配合終端電阻使用一般不會出現(xiàn)“鐮刀”狀波形。我司在檢查客戶CAN接口電路后發(fā)現(xiàn)存在TVS管、氣體放電管等保護器件，如下圖5。TVS管本身存在較大的結電容，一般在幾百到上千皮法，當總線組網(wǎng)后結電容會累計增加，高速通訊的時候總線就有可能出現(xiàn)“鐮刀”狀波形。圖5?控制板卡CAN接口保護電路
將總線接口保護電路的TVS3和TVS4去掉后組網(wǎng)，并測試第31個節(jié)點處波形發(fā)現(xiàn)仍呈“鐮刀”狀，但波形邊沿遲緩程度減小，如圖6，同時也沒有再出現(xiàn)丟幀情況。最后再去掉TVS2后測試，“鐮刀”狀波形消失，如圖7。對比去掉TVS管前后波形，邊沿時間由1.3us減小至160ns，如圖8。
圖6?去掉部分TVS管后總線波形
圖7?去掉全部TVS管后總線波形
圖8?去掉TVS管前后波形邊沿時間對比
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