【導讀】隨著計算機技術、通信技術和控制技術的發展，傳統的工業控制領域正經歷著一場前所未有的變革，而工業控制的網絡化，更拓展了工業控制領域的發展空間，帶來新的發展機遇。在廣泛的工業領域，CAN總線可作為現場設備級的通信總線，而且與其他的總線相比，具有很高的可靠性和性能價格比。
控制器局域網總線（CAN，Controller Area Network）是一種用于實時應用的串行通訊協議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現場總線之一。CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測出產生的任何錯誤。CAN總線可以應用于汽車電控制系統、電梯控制系統、安全監測系統、醫療儀器、紡織機械、船舶運輸等領域。本篇碩凱電子的FAE工程師將從以下幾大方面幫您實現CAN總線接口防護設計可靠性的提高。
對于提高CAN總線的可靠性而言，離不開隔離、總線阻抗匹配、總線保護等，在設計CAN總線接口防護方案時要注意這些點以提高總線電路可靠性和安全性。
CAN總線的特點：
1、具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優點;
2、采用雙線串行通信方式，檢錯能力強，可在高噪聲干擾環境中工作;
3、具有優先權和仲裁功能，多個控制模塊通過CAN 控制器掛到CAN-bus 上，形成多主機局部網絡;
4、可根據報文的ID決定接收或屏蔽該報文;
5、可靠的錯誤處理和檢錯機制;
6、發送的信息遭到破壞后，可自動重發;
7、節點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能;
8、報文不包含源地址或目標地址，僅用標志符來指示功能信息、優先級信息。
CAN總線的應用
CAN總線在組網和通信功能上的優點以及其高性價比據定了它在許多領域有廣闊的應用前景和發展潛力。這些應用有些共同之處：CAN實際就是在現場起一個總線拓撲的計算機局域網的作用。不管在什么場合，它負擔的是任一節點之間的實時通信，但是它具備結構簡單、高速、抗干擾、可靠、價位低等優勢。CAN總線最初是為汽車的電子控制系統而設計的，目前在歐洲生產的汽車中CAN的應用已非常普遍，不僅如此，這項技術已推廣到火車、輪船等交通工具中。
汽車電子CAN總線防護方案設計思路
CAN 總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設計，CAN總線越來越受到人們的重視，它在汽車領域上的應用是最廣泛的。CAN總線是設計用于車內控制和監控功能的雙線通信總線。它們的線路有很大的可能性會暴露于瞬態浪涌，從而會導致未受保護的 CAN收發器出現故障。
為防止汽車在使用壽命期內由于數據交換錯誤而對司機造成危險，汽車的安全系統要求數據傳輸具有較高的安全性。如果數據傳輸的可靠性足夠高，或者殘留下來的數據錯誤足夠低的話，這一目標不難實現。從總線系統數據的角度看，可靠性可以理解為，對傳輸過程產生的數據錯誤的識別能力。
由于汽車啟動瞬間或者感性負載的開關等原因，會產生一個比較大的尖峰浪涌電壓，容易造成CAN控制芯片損壞，因此在線—線之間加入TVS二極管，進行差模防護。在線—地之間各加入了一個TVS二極管，進行共模防護。
汽車電子CAN總線防護方案說明及注意事項
1、前端采用通流量大的GDT，泄放大電流
2、后級采用反應時間快的TVS，殘壓低，有效保護CAN控制芯片
3、中間采用PTC做退藕，讓前端GDT更容易動作，達到泄放電流作用
4、方案需滿足IEC61000-4-2、GBT1762.2等靜電標準，IEC61000-4-5、GBT1762.5等浪涌標準
5、本方案在差模，共模均采用的是同型號的TVS和GDT，防護無死角
6、可通過10/700μS（等效內阻40ohm）、1.2/50-8/20μS測試，具體防護等級需參考GDT和TVS二極管的通流量。
在 CAN總線技術的幫助下，內部各種傳感器實現信息共享后，大大減少了車體內線束和控制器的接口數量，避免了過多線束存在的互相干涉、磨損等隱患，降低了汽車電氣系統的故障發生率。打開發動機艙蓋，看到的是清晰簡潔的艙內布局。維修方面，CAN總線技術的應用也使得故障排查得到最便利的保證。CAN總線智能 管家系統符合歐美OBDII標準法規，實現了在線診斷的功能。在車輛發生故障后，各個控制器通過CAN總線智能管家系統存儲故障代碼，由專業人員，通過診斷儀為車輛診斷出各種故障狀態，快速準確地查找到故障點，第一時間排除故障。利用CAN總線技術實現系統集成的信息傳輸，大大提高了各部件的響應速度，減少了配件磨損發生率，也相應的降低了維修成本;而且，先進集成技術的應用，也大幅提高了車輛自身的科技含量，增強了產品競爭力。
