你了解CAN總線波形嗎？你知道是什么因素造成CAN信號不穩定的嗎？本文將帶你探究影響CAN波形穩定的重要因素——邊沿臺階。
阻抗匹配是指信號源或者傳輸線跟負載之間達到一種適合的搭配，阻抗匹配主要為了調整負載功率和抑制信號反射。然而，阻抗不匹配的現象在CAN總線網絡中隨處可見；如圖1所示，阻抗不匹配的將造成7個現象，其中最受關注的為上升沿和下降沿的臺階。
圖1 阻抗不匹配波形
下文將針對邊沿臺階的現象做詳細介紹：
解釋邊沿臺階是怎么出現的；
邊沿臺階如何消除；
邊沿臺階對總線有何影響。
1邊沿臺階的源頭
在CAN總線的網絡布局中，手牽手直線型拓撲是最理想最常規的布局；但是在實際現場中，經常會出現分支的現象。這里重點提一下，在計算CAN總線長度的時候，分支（從收發器端至總線）長度也要加上。
為此我們做了分支過長的實驗，實驗中CAN總線中有三個CAN節點，主干線長度為15米，其中一個節點的分支長度為1米，波特率為250k的情況下進行通信。下圖為實驗的CAN波形圖，明顯可以看到上升沿和下降沿存在臺階現象，從而引起波特率變化，導致接收節點采樣出錯（也稱位寬錯誤）。
所以，邊沿臺階出現的源頭主要是CAN節點的分支，分支過長形成的反射就變強，將會導致位寬度失調的錯誤。ISO11898中只規定1M波特率下分支不超過0．3米，但是在其它情況下并沒有做聲明，這個便取決于現場工程師們的經驗。
2消除邊沿臺階
邊沿臺階是造成錯誤波形的罪魁禍首，那么該如何消除邊沿臺階的現象呢？下文將從源頭以及補救措施上分別介紹一些可靠有效的方法。
1、減少分支長度
在CAN網絡布局的根源上解決問題的方式就是減少CAN節點的分支長度，從而降低信號反射，保證位寬的穩定性。在上述實驗中，其它條件不變，只將分支長度減少為20cm；下圖為CAN波形圖，此時并沒有看到邊沿臺階的出現。由此可見，減少分支長度是消除邊沿臺階的最直接方式。
2、長分支上加適當電阻
在網絡布局無法改變，分支引起的信號反射必須存在的情況下。最實用的方法就是在長分支末端加上電阻，消除信號反射。同樣的在上述實驗中，在分支節點處加上一個200Ω的電阻，其它條件不變進行通信實驗。下圖為實驗的CAN波形圖，此時可以看到邊沿臺階已被消減，但是加了電阻之后差分電壓變小，注意差分電壓不得小于0．9V。這里值得一提的是：阻值大于500Ω的電阻吸收反射的能力很弱，所以在末端掛電阻的時候應小于500Ω。
3、縮短殘端
前面提到分支長度指的是從節點收發器至總線處的距離，在節點設計之初，應選擇TTL遠傳方式，因為TTL電平不受CAN電容影響，所以收發器應靠近接口擺放，以減少分支殘段的長度，建議控制在10cm以內，可以保證阻抗連續。
TTL遠傳最直接的方式就是將CAN收發器緊挨著CAN主干線放置，這樣就沒有分支長度。光纜星型拓撲結構便是使用這種方式，如下圖；CAN光纖收發器內置在盒子里面，使用TTL電平遠傳到另一個CAN光纖收發器，解決了節點隨意變化問題（節點任意上下電或插拔）。
