奔驰汽车的通信为什么能固若金汤

安全至上是梅赛德斯- 奔驰造车工艺的优良血统，接下来将同大家探讨奔驰 汽车安全性中非常重要的通讯环节是如何实现的。

随着摄像系统、距离控制、航线保持等功能以及制动辅助系统、制动力分配系统、车身侧倾干预与缓解系统等功能的飞速发展，汽车的系统功能之间已经不再独立，而是呈现互相合作的关系，各功能之间的无缝集成更是各大整车厂追求的目标。俗话说，外练筋骨皮，内练一口气，有了各式安全装备加持的奔驰商务车，是如何保障这些安全装备的稳定工作的呢?下面将为大家从奔驰商务车的通讯系统—— 容错CAN进行分析。

容错CAN简介

先来了解一下容错CAN，容错CAN 的物理层是由CAN-H、CAN-L、GND三根线组成的。下图1为CAN总线通信信号的示意图：





图1 CAN总线通信信号

由图中我们可以看出，CAN-H、CAN-L的电压幅值在显隐性发生变化时幅值变化高达4V，这样不仅可以保证正常状态下CAN总线的稳定工作，还可以保证CAN总线中CAN-H、CAN-L其中一条发生故障(短路或者断路)时，容错CAN收发器会自动识别总线状态，根据总线状态做出调整(具体见下表1)，保证了CAN总线在故障时的通讯正常。





表1 故障状态检测

容错CAN故障处理模拟

下面我们用CANScope搭配CANScope-StressZ来分别模拟CAN-H对地短路与CAN-L对地短路时总线通信情况，下图2、3分别表示CAN-H对地短路和CAN-L对地短路时的接线图。





图2 CAN-H对地短路





图3 CAN-L对地短路

下图4所示为用CANScope读取到的模拟CAN-H、CAN-L短路的情况下容错CAN的通讯状态：





图4 CAN-H短路时总线通信情况

注意：图中CAN-H的波动虽然较大，但是幅值很小哦~

我们可以从图4中看出，当CAN-H出现短路情况时，数据仍然能够被接收节点正确读取，表明CTM收发器会自动将工作状态切换为CAN-L与地线进行CAN数据的收发;





图5 CAN-L短路时总线通信情况

同样，当CAN-L出现短路情况时，接收节点同样能够准确的分析出CAN数据，表明CTM收发器会自动将工作状态切换为使用CAN-H与地线来进行CAN数据的收发。

通过上面的分析，我相信聪明的您肯定感受到，容错CAN可以有效的保证在CAN-H、CAN-L中任何一条线出现短路或者断路的情况下仍然能够保证CAN数据的正常收发，奔驰商务车正是大量的使用这种容错能力极强的CAN总线，使安全性得到了极大的保障!

容错CAN网络 拓扑





图6 CTM1054 网络拓扑结构与应用实例

如图 6所示为CTM1054网络 拓扑结构，在同一个CAN-bus 网络中，最大可连接32个CTM1054节点。连接时需要注意终端电阻的连接，容错CAN收发器终端电阻被设定为100 欧姆：即CANH所有电阻并联为100欧姆，同时CANL总线所有电阻并联为100欧姆。因此，在构建一个CAN-bus网络时，必须考虑CAN-bus网络可能存在的节点数，根据节点数计算出终端电阻值，如图中共5个CTM1054节点，因此CANH上的五个电阻阻值全部为500欧姆，CANL上五个电阻的阻值也全部为500欧姆。

产品推荐

那么什么样的收发器支持容错CAN呢?下面为大家推荐的两款产品，这两款产品不仅能够支持容错CAN的功能，还具备其他非常强大的功能：





图7 CTM1054容错CAN收发器

第一款是致远电子根据多年的CAN-bus现场应用经验，推出的CTM1054容错隔离CAN收发器，即可消除地环路的电势差影响、有效抵御共模干扰，而且还保护了CAN控制器端的电路在强干扰环境中，大大降低了被干扰和损坏的概率，以模块化的设计、可靠性的应用和具有竞争力的价格，帮助使用者降低整体的设计风险和采购成本。如图7所示。





图8 NXP TJA1055

第二款是NXP推出的TJA1055，它采用独特的绝缘层上覆硅(SOI, Silicon-On-Insulator) 工艺技术，在ESD、EMC以及 功耗方面都有明显改善。同时也降低了 射频发射强度，让使用者可以在不影响安全性的情况下扩大网络连线的范围。加上提升射频干扰效能和内置斜率控制特性，能够通过使用无屏蔽电缆来降低成本。如图8所示。