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CAN总线的拓扑如何设计最安全?

CAN总线的拓扑如何设计最安全?

嘴香男孩
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一、直线型拓扑

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图1   直线型拓扑

直线型拓扑也叫总线型拓扑,如图1所示,所有的节点都接到同一总线上,总线上任意节点发送信息,其他节点都能正常接收。

它的优势包括:

布线施工简单;

阻抗匹配固定规则(首尾各1个120欧电阻匹配);

接线操作简单方便;

由于这些优势,在很多领域里都获得了广泛应用,可以满足大多数领域的应用要求,但是随着行业应用的扩展,逐渐发现了总线型拓扑的缺点,比如:

如果节点数较多,总线线缆变长,会影响总线传输;

支线长度不能过长。

二、星型拓扑

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图2   星型拓扑

如图2所示,我们可以看到星型拓扑的特点就是每个分支都基本等长,在完全等长情况下,可不使用集线器设备,调整终端电阻即可实现组网(R=n×60欧姆;R:每个分支的终端电阻;n:分支数量)。如果各分支线路长度不同,就需要使用集线器对通讯进行控制,保证数据的稳定传输。

这种拓扑方式的优点是:

在进行节点扩展时较为方便;

可以缩减总线应用场景的使用面积。

然而这种拓扑方式的缺点也很明显,例如:

中央设备失败会导致网络瘫痪;

分支不等长时阻抗匹配复杂;

还需要增加集线器进行网络拓扑分割.

三、树状拓扑

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图3   树状拓扑

树状拓扑的特点是分支较长并且长度不同,如图3所示,可以看到由于各支线长度不同阻抗匹配困难,常使用集线器和中继器进行分支。这些设备每路都具备独立的CAN控制器,所以可以将每段形成独立的直线拓扑,方便施工。

这种拓扑方式的优点是:

布线施工方便;

最大限度缩短布线距离。

然而这种拓扑方式的缺点也很明显,例如:

网络拓扑复杂,施工人员无法进行阻抗匹配;

须增加集线器或者中继器进行网络拓扑分割。

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图4   树状拓扑应用

如图4所示,就是一个树状拓扑的应用模型,由于总体传输距离过长,所以每隔五公里左右就要加一个中继器,保证信号的传输质量,在各个子网节点通过CANbridge连接,子网中的各节点数据通过CANbridge进行收发与过滤,这样就完成了整体网络的组网。

四、环形拓扑

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图5   环形拓扑

环形拓扑是将CAN总线首尾相接,形成环状,保证线缆任意位置断开,依然可以保证通讯。如图5所以,可以看到由于是环状结构,所以在终端电阻匹配方面采用分布式匹配方法,保证总体阻抗为60欧姆。

公式:R=120Ω,Rct1=Rct10=300Ω,Rct2~Rct9=5k

这种拓扑方式的优点是:在线缆任意位置断开后,总线依然可以通讯。

缺点为:断线后,信号反射严重,无法应用于高波特率和远距离场合。

五、总结

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图6   拓扑方式总结

如图6所示是对于这四种主流的拓扑方式的总结,在选择网络布局时,可以根据不同拓扑方式的优缺点来进行取舍,快速完成选择。


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13 评论
MAX2
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很详细写的,谢谢分享!

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tang616
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请教楼主,车辆上主要以哪种拓扑结构为主?商用车和乘用车是否相同?

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nike1
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可以,学习了
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东东wen
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东东wen
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不错
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东东wen
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学习了
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东东wen
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很好
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东东wen
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学习了
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东东wen
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谢谢分享
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东东wen
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东东wen
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大赞
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shakencity
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讲解很细,学习了

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皮球村
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这个使用是分场景吗

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