CAN总线物理层实战：从终端电阻到双绞线匹配的那些坑
CAN总线在汽车、工业自动化里用得太普遍了，但真正把物理层搞好的人不多。很多人遇到通讯丢帧、错误帧、启动不了这些问题，第一反应是软件协议栈有bug，其实八成是物理层布线或者终端电阻没搞好。
先说说终端电阻。CAN总线要求两端各接一个120欧的电阻，不是中间也不是一头一个。为什么是120欧？因为双绞线的特性阻抗典型值就是120欧，终端电阻等于特性阻抗时信号不会反射。如果只接一头，或者阻值不对（比如用100欧或者150欧），信号会在终端反射形成振铃，导致采样错误。还有个误区——有的工程师在每个节点都加终端电阻，结果总并联下来等效电阻太小，驱动器过流发热，这也是常见问题。
双绞线的绞距也有讲究。CAN_H和CAN_L要严格绞合，绞距尽量均匀，一般每厘米3-5圈比较合适。如果走线过程中某一段没有绞合，或者绞距突然变了，那就是阻抗不连续点，信号会在那里反射。实际布线时如果在PCB上走CAN线，要保证两根线等长、平行、间距均匀，相当于PCB上的双绞线。
波特率和总线长度的关系不能乱。CAN 2.0A在500kbps时最大总线长度是100米，1Mbps时是40米，这个长度是包括所有支线的总长度。有的项目里为了省线用了很长的支线（ Stub ），超过5米的支线会严重影响信号质量，支线长度建议控制在1米以内。如果总线确实要拉很长，就得降波特率，或者加中继器（CAN Repeater）。
接地和屏蔽也容易踩坑。屏蔽层应该单端接地，通常在主机端接地，远端悬空。如果两端都接地，屏蔽层会形成地环路，反而引入干扰。CAN总线的CAN_SHLD引脚一般是接屏蔽层的，有的收发器比如TJA1050有专门的接地引脚，注意不要漏接。另外CAN收发器的电源引脚要加去耦电容，0.1uF就近放，电源噪声会直接影响总线电平。
实际调试时怎么快速定位物理层问题？用示波器看CAN_H和CAN_L的差分波形。空闲状态应该是2.5V左右，显性状态CAN_H是3.5V、CAN_L是1.5V，差分电压2V左右。如果看到振铃、过冲太大（超过2V）、或者电平幅度不对，那就是物理层有问题。还有个万用表能测的——总线两端的120欧电阻并联后是60欧，断电状态下测CAN_H和CAN_L之间的电阻，接近60欧就说明终端电阻接对了，如果是120欧说明只接了一端，如果小于50欧说明有节点加了多余的终端电阻。
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