這次的主要任務(wù)是把CAN通信的電路從頭到尾過(guò)一遍，然后再結(jié)合實(shí)際中的產(chǎn)品應(yīng)用情況總結(jié)一下。

不僅是BMS上，絕大部分ECU都會(huì)具備CAN通信功能，它太常見(jiàn)了，常見(jiàn)得很容易讓人忽略它。CAN（Controller Area Network 控制器局域網(wǎng)）是二十世紀(jì)八十年代初德國(guó)Bosch公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多ECU之間的數(shù)據(jù)交換而開(kāi)發(fā)的一種串行通信協(xié)議（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）。

我們比較熟知關(guān)于CAN的標(biāo)準(zhǔn)為ISO 11898，更進(jìn)一步地描述是參照ISO/OSI基本模型，ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)定義了CAN通信的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層，這里我們主要討論的是物理層，下圖很生動(dòng)地描述了上述的層次關(guān)系，建議大家仔細(xì)看一下。

說(shuō)到了ISO 11898，再順便展開(kāi)一下，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)目前修訂后，只包括了以下四個(gè)部分：其中第二部分與第三部分介紹的是高速CAN與低速CAN（125k bit/s以下），我們大部分工作中遇到的場(chǎng)景是高速CAN，本文的對(duì)象也是高速CAN。新標(biāo)準(zhǔn)在第二部分中加入了CANFD的內(nèi)容。

物理層是整個(gè)CAN通信的基礎(chǔ)，為節(jié)點(diǎn)之間提供數(shù)據(jù)通信的媒介和互聯(lián)的設(shè)備，實(shí)際BMS硬件電路上搭建的就是這個(gè)部分，如下圖所示，描述了整個(gè)物理連接的媒介與設(shè)備。

很多單片機(jī)內(nèi)部都集成了CAN控制器模塊，拿比較常用的S32K14X系列單片機(jī)來(lái)舉例，內(nèi)部的CAN控制器功能框圖如下，它將單片機(jī)的CPU想要發(fā)送的信息，轉(zhuǎn)換成符合CAN標(biāo)準(zhǔn)的幀報(bào)文，再通過(guò)CAN收發(fā)器發(fā)送到總線上面。

CAN收發(fā)器將二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流（RX/TX）轉(zhuǎn)換成了差分信號(hào)（CANH/CANL），CAN收發(fā)器電路是本文主要想討論的地方；之前有分析過(guò)很多BMS的競(jìng)品，它們使用的CAN收發(fā)器大部分是來(lái)自NXP的TJA1051，內(nèi)部框圖如下所示。

CAN收發(fā)器的一般應(yīng)用電路如下圖，一般情況下收發(fā)器是沒(méi)有SPLIT引腳的；下圖中也標(biāo)識(shí)了各個(gè)器件的作用，注意這些器件并不是一定要布置的。

共模電感作用是為共模干擾信號(hào)提供高阻抗路徑，而為差分信號(hào)提供低阻抗通路；一般為了避免漏感以及寄生電容引起的振蕩問(wèn)題，要求共模電感的漏感在500nH以下，并要將共模電感靠近收發(fā)器放置；大部分的BMS上CAN電路中都會(huì)有這個(gè)共模電感。

電容CH與CL是用來(lái)對(duì)端口進(jìn)行濾波的，注意這兩個(gè)電容的容值不能太大，避免造成通信故障，典型推薦值為小于100pF@500k bit/s；PCB推薦布局放置在共模電感與ESD保護(hù)二極管之間。

電阻RT/2就是CAN通信的終端匹配電阻，標(biāo)準(zhǔn)要求阻值為120Ω，等于傳輸線的特征阻抗，這樣每一個(gè)RT/2為60Ω；匹配電阻是為了減小高速CAN信號(hào)在線上的反射。

電容CG與電阻RT/2組成了低通濾波器，電容的推薦值為4.7nF~47nF；這種用法已經(jīng)在大量的實(shí)踐中得到證明，可以有效地降低干擾。

順便再提一句，在ISO 11898-2_2003中給出了終端電阻的取值范圍，而且還給出了功率的大小（220mW MIN）；但在2016年的新版標(biāo)準(zhǔn)中我還沒(méi)找到，不知道為什么。

總結(jié)：

本文概括性地把CAN通信過(guò)了一遍，主要介紹了CAN收發(fā)器的應(yīng)用電路；還有很多內(nèi)容沒(méi)有涉及，例如信號(hào)質(zhì)量要求、CAN隔離實(shí)現(xiàn)方案、充電CAN端口防護(hù)、CAN通信共地問(wèn)題、CAN屏蔽地等等，每個(gè)內(nèi)容展開(kāi)后都比較麻煩，后面再總結(jié)吧。