CAN总线的常用拓扑结构
近海
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2019.12.30
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CAN总线首先在汽车上得到了广泛应用,之后又在工业生产领域有了很大发展,那么面对不同的应用场景和工况,如何选择合适的网络拓扑结构慢慢成为一个让人头疼的问题。本文就来介绍常用的几种CAN总线拓扑结构,希望能帮助您做出正确的选择。

1. 总线型结构

总线型拓扑如下图所示,是一种基于多点连接的拓扑结构,所有的设备连接到共同的传输介质上,总线上任意节点发送信息,其它节点都能收到。

优点:

(1) 布线施工简单。

(2) 总线阻抗匹配简单(总线两端各接入1个终端电阻)。

(3) 接线操作简单方便。

缺点:

(1) 如果节点数较多,总线线缆变长,影响总线速率。

(2) 节点支线长度不能过长,一般不超过30cm。

2. 星型结构

如上图所示为星型拓扑结构,所有节点通过点对点的方式连接到中央节点,由中央节点向目的节点传送信息,中央节点执行集中式通信控制策略。

优点:

(1) 控制简单。任一节点只需与中央节点连接,易于网络监控和管理。

(2) 故障诊断和隔离容易。中央节点可以逐一对节点进行故障检测和定位,单个节点故障只会影响一个设备,不会影响全网络。

(3) 方便服务。中央节点可以方便地对各个节点提供服务和网络配置。

缺点:

(1) 需要耗费大量的电缆,安装、维护的工作量增大。

(2) 中央节点负担重,一旦发生故障会影响整个网络。

3. 树状结构

树状拓扑的特点是分支较长并且长度不同,如上图所示,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连接。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。

优点:

(1) 布线施工方便。

(2) 最大限度缩短布线距离。

缺点:

(1) 网络拓扑复杂,施工人员无法进行阻抗匹配。

(2) 要增加集线器或中继器进行网络拓扑分割。

4. 环形结构

环形拓扑是将CAN总线首尾相接,形成环状,保证线缆的任意位置断开依然可以保证通讯,如上图所示。环形拓扑的终端电阻匹配采用分布式匹配方法,保证总体阻抗为60欧姆。

优点:在线缆任意位置断开后,总线可以正常通讯。

缺点:断线后,信号反射严重,无法用于高波特率和远距离场景。

总结

以上内容介绍了四种常用的CAN总线拓扑结构,总结了每种网络结构的优点和缺点,希望通过文章的介绍,能够帮助您全面掌握CAN总线的网络拓扑方法,在实际工作中根据自己面对的工况选择合适的拓扑结构。

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