CAN(Controller Area Network)是一種用于實時應用的串行通訊協(xié)議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN協(xié)議用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。

在CAN總線應用中，一般建議使用屏蔽雙絞線進行組網(wǎng)、布線，本文將詳細講解為什么CAN總線要采取雙絞線的布局。

一、雙絞線簡介

雙絞線是指兩條相互絕緣的導線按照一定的規(guī)格互相纏繞在一起而制成的一種通用配線。雙絞線的主要作用是防止外界電磁干擾，降低自身信號的對外干擾。(即，既可以防止別人干擾自己，也可以降低自身對別人的干擾。)

將一對相互絕緣的金屬導線絞合在一起，不僅可以抵御一部分來自外界的電磁波干擾，也可以降低多對絞線之間的相互干擾，其原理是：把兩根絕緣的導線互相絞在一起，干擾信號作用在這兩根相互絞纏在一起的導線上是一致的(這個干擾信號叫做共模信號)，在接收信號的差分電路中可以將共模信號消除，從而提取出有用信號(差模信號)。

雙絞線的作用是使外部干擾在兩根導線上產(chǎn)生的噪聲(在專業(yè)領域里，把無用的信號叫做噪聲)相同，以便后續(xù)的差分電路提取出有用信號，差分電路是一個減法電路，兩個輸入端同相的信號(共模信號)相互抵消(m-n)，反相的信號相當于x-(-y)，得到增強。理論上，在雙絞線及差分電路中m=n，x=y，相當于干擾信號被完全消除，有用信號加倍，但在實際運行中是有一定差異的。

在一個電纜套管里的，不同線對具有不同的扭絞長度，一般地說，扭絞長度在38.1mm～140mm內，按逆時針方向扭絞，相臨線對的扭絞長度在12.7mm以內。雙絞線一個扭絞周期的長度，叫做節(jié)距，節(jié)距越小(扭線越密)，抗干擾能力越強。

二、常見雙絞線及優(yōu)點

雙絞線常見的有3類線，5類線和超5類線，以及最新的6類線，前者線徑細而后者線徑粗，型號如下：

1)一類線：主要用于語音傳輸(一類標準主要用于八十年代初之前的電話線纜)，不同于數(shù)據(jù)傳輸。

2)二類線：傳輸頻率為1MHZ，用于語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，常見于使用4MBPS規(guī)范令牌傳遞協(xié)議的舊的令牌網(wǎng)。

3)三類線：指目前在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于10BASE-T。

4)四類線：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps的數(shù)據(jù)傳輸主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。

5)五類線：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質量的絕緣材料，傳輸率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸，主要用于100BASE-T和10BASE-T網(wǎng)絡。這是最常用的以太網(wǎng)電纜。

6)超五類線：超5類具有衰減小，串擾少，并且具有更高的衰減與串擾的比值(ACR)和信噪比(Structural ReturnLoss)、更小的時延誤差，性能得到很大提高。超5類線主要用于千兆位以太網(wǎng)(1000Mbps)。

7)六類線：該類電纜的傳輸頻率為1MHz～250MHz，六類布線系統(tǒng)在200MHz時綜合衰減串擾比(PS-ACR)應該有較大的余量，它提供2倍于超五類的帶寬。六類布線的傳輸性能遠遠高于超五類標準，最適用于傳輸速率高于1Gbps的應用。六類與超五類的一個重要的不同點在于：改善了在串擾以及回波損耗方面的性能，對于新一代全雙工的高速網(wǎng)絡應用而言，優(yōu)良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型，布線標準采用星形的拓撲結構，要求的布線距離為：永久鏈路的長度不能超過90m，信道長度不能超過100m。

目前，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP=UNSHILDED TWISTED PAIR)和屏蔽雙絞線(STP=SHIELDED TWISTEDPAIR)。屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁鉑包裹，以減小輻射，但并不能完全消除輻射，屏蔽雙絞線價格相對較高，安裝時要比非屏蔽雙絞線電纜困難。

三、CAN與雙絞線的結合

控制器局域網(wǎng)總線(CAN，Controller Area Network)是一種用于實時應用的串行通訊協(xié)議總線，是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN協(xié)議用于汽車中各種不同元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束，CAN總線本身有強大的抗干擾和糾錯重發(fā)機制。

當CAN被應用于新能源汽車上時，意味著它要在電磁嚴重的環(huán)境下工作，所以如何抗干擾是工程師最為關心的話題。

當CAN總線運用雙絞線的時候就可以很好的解決這些干擾問題，CAN接口采用的是差分信號傳輸方式。差分信號傳輸是一種使用兩個互補電信號進行信息傳遞的方法。以高速CAN為例，不同的邏輯狀態(tài)通過CANH、CANL兩根信號線進行傳輸，接收電路只對兩根信號線的信號差值進行識別。理想狀態(tài)下，CAN總線的波形如下圖所示：

干擾信號一般以共模的形式存在，當總線受到干擾時，兩根總線會同時受影響，但其差分電壓并不會受影響，如圖2所示。相對于單端信號傳輸方式來說，差分信號傳輸方式具有更好的抗干擾能力。

當然，采用了差分傳輸方式也并不可以高枕無憂。CAN總線經(jīng)常用于遠距離通信，線纜長度的增加，各種干擾通過線纜耦合到總線上，極大地增加了外界對總線通信干擾的概率，如果線纜選用及使用不當，極有可能造成通信異常。對于CAN總線應用，一般我們會推薦使用雙絞線。

四、特殊的“雙絞線”CAN

除了一種雙線CAN外，還有一種單線CAN(Single Wire CAN)，單線CAN可以減少一根傳輸線，但是要求節(jié)點間有良好的共地特性(相當于第二根信號線)。單線CAN的信號抗干擾能力相對較弱，在設計中需要提高信號幅度以增加信噪比，如此又會讓它自身的輻射能力增加，因此必須降低其信號傳輸速率以達到電磁兼容的要求。綜上，單線CAN僅適合應用在低速的車身電子單元、舒適及娛樂控制領域。低速CAN總線由于信號速度不高，在一根信號線失靈的情況下，仍可工作于單線模式。

審核編輯：湯梓紅