CAN接口异常如何分析？
can总线凭借高可靠和实时性被广泛应用于汽车电子、轨道交通、医疗等行业，但随着应用环境的日益复杂，can总线发生异常的频率也随之增加。如何高效地分析及解决can接口异常呢？本文将为您详细介绍。
常见异常及解决方法 （1）两个节点近距离测试，低波特率通信正常，高波特率无法通信。 可能原因：未加终端电阻。由于can收发芯片内部canh、canl引脚为开漏驱动，如图1，在显性状态期间，总线的寄生电容会被充电，而在恢复到隐性状态时，这些电容需要放电。如果canh、canl之间没有放置任何阻性负载，电容只能通过收发器内部阻值较大的差分电阻放电。如果放电速度过慢，就会出现通信问题。解决方法：增加终端电阻。
图1 can收发器结构示意图
（2）组网节点数少通信正常，增加节点后，通信异常。
可能原因：总线电容过大。总线电容过大会影响can差分波形上升下降速度，如图2。解决方法：a．检查can节点接口的外围电路，是否有外加电容、tvs管等器件，适当去除，以降低电容。 b．降低工作波特率。波特率降低可以延长位时间，减小电容的影响，但若电容过大，则不一定有效。
图2 总线电容影响波形图
（3）应用中易损坏，更换模块后正常。
可能原因：保护不足。can模块由于体积受限，内部保护电路等级不高。在一些环境恶劣的应用现场，干扰能量过大易造成损坏。
解决方法：根据损坏情况适当增加保护电路。图3是推荐的典型保护电路图，电源端口有tvs保护，can接口有三级电路保护，可以抑制大能量的雷击浪涌。
图3 典型保护电路
（4）5v模块匹配3．3v mcu，错误帧多或发不出数据。
可能原因：电平不匹配。5v模块匹配3．3v mcu在测试中可能并无异常，但由于某些参数的微小变化，就会导致电平不能正常识别。图4标示了模块txd输入高电平的最低值0．7vcc，如小于该值，则存在风险。解决方法：增加电平转换电路，或选择3．3v模块匹配3．3v mcu。
图4 can模块输入参数
（5）近距离通信正常，远距离无法通信。
可能原因：a． can速率过高。由于can总线的仲裁机理，其对延时有着非常严格的要求。线缆延时的存在，使得导线长度制约着实际应用中can的最高工作速率。can速率与通信距离成反比，速率越高，通信距离越短。 b． 线缆阻抗大，远端信号幅值过低。解决方法：a．降低速率，或缩短总线长度，可参考图5线缆长度与波特率的关系。 b．换用阻抗小的电线缆，或适当增大终端电阻值，可参考图6线缆长度与直流参数推荐。
图5 线缆长度与波特率的关系
图6 线缆长度与直流参数推荐
通过测试定位问题 当通过现有信息无法判断问题所在时，则需要对can接口进行测试，定位问题点。已推测出问题所在时，也可以对can接口进行测试，以验证推测与解决效果。（1）阻抗测量在产品断电、或从pcb卸下后，使用数字万用表测量模块各引脚阻抗是否异常，如图7。若出现短路情况，说明模块或相关联电路有损坏现象。测试时，txd、rxd、vcc以gnd为参考;canh、canl以cang为参考。
图7 阻抗测量示意
（2）检测模块供电电压
产品上电，使用数字万用表测量模块vcc-gnd之间电压，电压应该在模块正常供电范围内，如图8。若电压值明显低于正常范围，且模块发热严重，则内部可能存在短路情况。若模块发热量正常（常规温升15℃），则需要检查外部供电电路是否异常。
图8 供电测试示意图
（3）检测发送波形
使用示波器测试txd引脚，以及canh、canl的差分波形，检查波形的幅值大小、波特率、波形质量、txd和can差分波形是否对应等，如图9、图10。
图9 发送波形测试示意图
图10 txd与can差分波形（4）检测接收波形使用示波器测试rxd引脚，以及canh、canl的差分波形，检查波形的幅值大小、波特率、波形质量、txd和can差分波形是否对应等，如图11、图12。
图11 接收波形测试示意图
图12 can差分与rxd波形图
（5）检测can总线波形使用示波器测试canh、canl的波形，检查显性电平、隐性电平、位时间等参数是否正确。如图13、图14。
图13 can总线波形测试示意图
图14 canh、canl总线波形
总结
以上就是关于can总线接口异常的分析指南了，通过错误现象去分析可能原因，然后采用相应的解决方案去测试排错。如果经过以上测试，均未发现can总线接口异常情况，则可基本排除硬件问题，进一步分析需要进行软件层面的故障排查。zlg致远电子作为国内总线隔离领导品牌，经过二十年的技术积累，面向工业现场can总线应用的推出了一系列总线隔离模块，能有效解决总线干扰、通信异常等问题。与传统的设计相比，can总线隔离系列产品内置完整的隔离dc-dc电路、信号隔离电路、can总线收发电路以及总线防护电路，具备更高的集成度与可靠性，适用于需要高稳定性can总线通讯的场合，能够有效帮助用户提升总线通信防护等级。
波特率支持：5k～1mbps或40k～1mbps;
协议支持：can2．0a/b、can fd;
节点数量：110个;
工作温度：-40～85℃或-40～105℃;
隔离电压：2500vdc或3500vdc;
符合“iso 11898-2”国际标准;
mini小体积或标准模块化封装;
外壳及灌封材料符合ul94 v-0标准;
具有低电磁辐射和高抗电磁干扰性。
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图1 can收发器结构示意图
（2）组网节点数少通信正常，增加节点后，通信异常。
可能原因：总线电容过大。总线电容过大会影响can差分波形上升下降速度，如图2。解决方法：a．检查can节点接口的外围电路，是否有外加电容、tvs管等器件，适当去除，以降低电容。 b．降低工作波特率。波特率降低可以延长位时间，减小电容的影响，但若电容过大，则不一定有效。
图2 总线电容影响波形图
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可能原因：保护不足。can模块由于体积受限，内部保护电路等级不高。在一些环境恶劣的应用现场，干扰能量过大易造成损坏。
解决方法：根据损坏情况适当增加保护电路。图3是推荐的典型保护电路图，电源端口有tvs保护，can接口有三级电路保护，可以抑制大能量的雷击浪涌。
图3 典型保护电路
（4）5v模块匹配3．3v mcu，错误帧多或发不出数据。
可能原因：电平不匹配。5v模块匹配3．3v mcu在测试中可能并无异常，但由于某些参数的微小变化，就会导致电平不能正常识别。图4标示了模块txd输入高电平的最低值0．7vcc，如小于该值，则存在风险。解决方法：增加电平转换电路，或选择3．3v模块匹配3．3v mcu。
图4 can模块输入参数
（5）近距离通信正常，远距离无法通信。
可能原因：a． can速率过高。由于can总线的仲裁机理，其对延时有着非常严格的要求。线缆延时的存在，使得导线长度制约着实际应用中can的最高工作速率。can速率与通信距离成反比，速率越高，通信距离越短。 b． 线缆阻抗大，远端信号幅值过低。解决方法：a．降低速率，或缩短总线长度，可参考图5线缆长度与波特率的关系。 b．换用阻抗小的电线缆，或适当增大终端电阻值，可参考图6线缆长度与直流参数推荐。
图5 线缆长度与波特率的关系
图6 线缆长度与直流参数推荐
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图7 阻抗测量示意
（2）检测模块供电电压
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图8 供电测试示意图
（3）检测发送波形
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图9 发送波形测试示意图
图10 txd与can差分波形（4）检测接收波形使用示波器测试rxd引脚，以及canh、canl的差分波形，检查波形的幅值大小、波特率、波形质量、txd和can差分波形是否对应等，如图11、图12。
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