CAN差分波形的邊沿如此緩慢怎么辦？

現場進行CAN通信故障排查時，常常遇見因邊沿緩慢導致的通信錯誤，那邊沿緩慢是由什么原因導致的呢？下面通過一個案例帶大家一起看一看。

現場測試數據

圖 1是通過ZPS-CANFD采集的現場CAN網絡的報文和波形數據，從報文數據觀察，全是錯誤幀，說明CAN網絡出現了通信錯誤，再結合波形數據看，發現CAN差分波形邊沿很緩，呈現出鐮刀的形狀，我們知道，邊沿的緩慢程度會影響顯隱性電平的識別，所以出現這樣的波形狀態會容易使CAN網絡出現通信錯誤。

圖1 差分波形邊沿緩慢現象

通過ZPS的【總線邊沿測量】功能對CAN差分波形的上升、下降時間進行測量，可以看到上升、下降時間統計結果約300ns、600ns。

圖2 差分波形邊沿時間測量結果

原因排查

我們知道，CAN總線差分電平由低變高（波形邊沿上升）時，收發器的Q1、Q2是導通的，此時導通的收發器給電容充電，CAN總線差分電平由高變低（波形邊沿下降）時，收發器的Q1、Q2是不通的，電容通過終端電阻放電。根據電容的充放電時間公式 可知，當R確定的情況下，C越大，τ值就會越大，進而會導致上升、下降沿緩慢的現象。

圖3 CAN總線充放電示意圖

通過對現場CAN網絡上的節點電路檢查，發現收發器外圍電路存在TVS管、氣體放電管等保護器件，如圖 4所示，TVS管本身存在結電容，如果選型較大結電容的TVS管，如電容值在幾百到上千皮法，那總線組網后結電容會累計增加，高速通訊的時候總線就會出現邊沿緩慢的波形。

圖4 CAN節點電路

優化后的結果

將CAN節點收發器外圍電路中的TVS管去掉后，再對現場數據進行采集，從波形和對邊沿時間的測量結果看，邊沿緩慢現象已得到改善，通信也正常了。如圖 6所示，優化后的CAN差分上升由300ns左右減少到了30ns左右、下降時間由600ns左右減少到了40ns左右。

圖 5 優化后的CAN差分波形

圖6 優化后CAN差分波形邊沿時間測量結果

CAN網絡邊沿緩慢原因排查建議

當CAN網絡出現邊沿過于緩慢時，可以從以下幾個方向進行排查：

1、檢查CAN節點電路是否添加了等效電容過大的保護器件，如上述案例；

2、檢查CAN節點電路是否添加了過大的CAN對地、CANL對地、CANH對CANL電容；

3、檢查CAN網絡是否選用了寄生電容過大的通信線纜。

來自ZLG致遠電子公眾號