什么是CAN总线 | CAN总线为什么接终端电阻120Ω？

什么是CAN，所谓CANController Area Network的缩写，

即CAN总线（Controller Area Network，控制器局域网），是一种最初为汽车电子系统设计的串行通信协议，是目前工业领域、新能源领域、医疗设备等多个领域中实时分布式控制的核心技术；

整车的部件很多，如何通过VCU（整车控制器）来控制所有的零部件，并对零部件进行诊断，当发生故障时可以第一时间被告知，并下发指令进行反馈；

大概的逻辑就是找到一条路径，让所有的模块都可以交互信息；

CAN总线的高可靠性和实时性，主要原因为其特殊的信号传播机制，各零部件之间或线上的节点之间的地位基本一致，没有主负之分，通过全网广播的形式进行接收和收发。

简单理解为，每一个部件都有特定的通讯协议，各个零部件都能听到所有信息，但是只接收自己特定的那部分。

1. 非破坏性仲裁与优先级：这是CAN总线解决“堵车”问题的核心技术。当多个节点同时发送消息时，不会像某些网络那样导致数据损坏。它们会通过标识符（Identifier） 进行“仲裁”。标识符数值越小，代表优先级越高。仲裁期间，节点在发送标识符的同时也会监听总线电平。如果它发送的是隐性位（逻辑1），但检测到的是显性位（逻辑0），它就明白有更高优先级的消息在发送，于是主动退出发送，稍后重试。整个过程优先级高的消息传输毫无延迟，保证了关键指令的实时性。

2. 报文滤波：每个节点可以设置报文滤波，只接收标识符符合预定规则的消息，CPU无需处理不相关数据，大大减轻了负担。

3. 可靠的错误处理：CAN总线具备一整套强大的错误检测与处理机制，包括CRC循环冗余校验等多种错误检测方法。当传输错误被检测到时，发送节点会自动重发。当某个节点错误过于严重时，会自动关闭输出，与总线隔离，避免其影响整个网络。

一个典型的CAN总线系统包含以下硬件：

• CAN控制器：通常集成在节点微处理器内部，负责处理通信协议，如数据帧的打包、解析、错误处理等。

• CAN收发器：连接CAN控制器与物理总线，负责将控制器传来的数字信号转换为差分电压信号在总线上传输，反之亦然。

• 数据传输线：通常使用双绞线，包括CAN_H（高电平线）和CAN_L（低电平线）。采用差分信号传输，能有效抑制共模干扰。

• 终端电阻：在总线两端各接一个（通常为120Ω），用于匹配阻抗，消除信号反射。

• 如下所示，一般的终端电阻值：

  

按ISO11898-2的标准要求：

需要在总线的首尾两端各连接终端电阻，在总线的首尾两端各连接一个120Ω的终端电阻；

02

终端电阻作用

CAN 总线差分传输的双绞线，信号在总线上以电的形式传导，总线的传输线是一个特性阻抗，如传输线的末端（终端）阻抗与传输线特性阻抗不匹配，信号能量就不能被完全吸收，一部分能量就会反射回来。这种反射回来的信号会与后续发送的新信号叠加，导致波形严重失真

电阻参数

CAN总线终端电阻设定为120Ω的核心原因为阻抗匹配。特征阻抗是描述传输介质传播特性的关键参数。大白话描述为双绞线对CAN信号的传递能力。特征阻抗（Z₀）表示为双绞线上任意一点上的电压与电流之比（Z₀=V/I）。数学表达式上由单位长度分布电感（L）分布电容（C）决定：

双绞线参数

L ≈ 0.5–0.8 H/m（导线自感+互感）

C ≈ 30–50 pF/m（线间分布电容）

（具体L、C计算公式暂不展开）

阻抗计算结果

这是总线特征阻抗120Ω的理论计算来源。

需要说明的是，在上图中多个单元节点中，其中端部2个节点（ECU1、4）需要添加终端电阻，中间节点（ECU2、3）不需要添加；

否则就会导致多个电阻并联后电阻变小的情况。导致信号的不稳定；

具体的增加后的效果如下：

当增加一个120Ω的终端电阻时，信号是这样的：

当再在另一端增加一个120Ω的终端电阻时，信号是这样的：

从图上看出，效果明显。

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