CAN-Bus auf Leiterbahnen statt Twisted-Pair-Kabel – zu beachtende Punkte

Ich habe nicht speziell mit CAN-Bus entworfen, aber ich habe USB-Differentialpaare und unsymmetrische WiFi-Übertragungsleitungen (2,4 GHz) implementiert.

Ihr Problem sieht aus wie eine klassische Differentialübertragungsleitung. 125 kbit/s sollten ziemlich nachsichtig sein. 1 MB/s ist härter.

Wenn Sie den Luxus einer 4-Lagen-Platine haben, führen Sie die CAN-Signale unbedingt auf Innenlagen. Dadurch erhalten Sie das Äquivalent eines abgeschirmten Kabels. Die äußeren Schichten sollten Masse- oder Stromversorgungsebenen sein. Masse- und Stromversorgungsebene sollten kapazitiv miteinander gekoppelt sein, wodurch sie für Abschirmzwecke ungefähr gleichwertig sind.

Ihre Idee, Leiterbahnen zu kreuzen, um ein "verdrehtes" Paar zu erzeugen, ist faszinierend, aber ich vermute, sie wird Ihnen mehr Kopfschmerzen bereiten: 1) Signalreflexionen an jedem Via 2) Jedes vergrabene Via ist ein potenzieller Fehlerpunkt für die Leiterplattenherstellung. #2 hängt von der Qualität Ihres Boardhouses ab. Ich würde ein traditionelles Differentialpaar (Zo = 120 Ohm) implementieren.

Für die Berechnung des Übertragungsleitungsabstands habe ich das Toolkit von Saturn PCB als sehr hilfreich empfunden: http://saturnpcb.com/pcb_toolkit/ Ich werde anmerken, dass Sie wahrscheinlich breitere Spuren benötigen, um Ihre charakteristische Impedanz von 120 zu erreichen.

Gemäß diesem TI-Dokument kann eine Nichtübereinstimmung der Kabellängen Reflexionsprobleme mit dem CAN-Bus verursachen. https://www.ti.com/lit/an/slla279a/slla279a.pdf .

Denken Sie daran, 120-Ohm-Abschlusswiderstände (über die CAN-Bus-Leitungen) am Sendeende und am letzten Empfänger am Bus vorzusehen.

Stecker: sollte in Ordnung sein, solange die Kontakte sauber sind. Trennen Sie die CAN-Bus-Pins von anderen Hochgeschwindigkeits-Pins mit einem Erdungsstift dazwischen. Ich persönlich würde auch Lötpads oder einen CAN-Anschluss einbauen, falls Sie auf Kabel zwischen den Platinen zurückgreifen müssen. Wenn ja, dann würde ich 0 Ohm Widerstände in Reihe mit den CAN-Leitungen am Hauptstecker schalten. Dies gibt Ihnen die Flexibilität, die CAN-Leitungen am Anschluss zu deaktivieren und wieder auf Kabel umzuschalten. Das Entwerfen eines Plan B ist billig, während die Leiterplatte ausgelegt wird.

Leiterbahnbreite und -abstand hängen von Ihrem PCB-Aufbau ab. Verwenden Sie das Toolkit von Saturn PCB mit der Registerkarte "Differential Pairs".

Ich würde ein Stackup wie verwenden

L1=Masse, L2=Signal/Übertragungsleitungen, L3=Power, L4=Signal bzw

L1=Masse, L2=Signal/Übertragungsleitungen, L3=Signal, L4=Strom.

Wenn Sie Kupferfüllung auf anderen Schichten haben, können Sie sie mit Stitching-Durchkontaktierungen an Masse binden. Verlegen Sie Hochgeschwindigkeitssignale nicht parallel zum Differentialpaar, es sei denn, sie sind durch eine Massefüllung (Abschirmung) getrennt. Wenn sich Hochgeschwindigkeitssignale auf benachbarten Schichten kreuzen müssen, machen Sie sie senkrecht.

Um differentielle Leitungen zu verlegen, sollten Sie sie NICHT wie Twisted-Pair-Drähte entwerfen ... Vias wirken wie Induktivitäten und jede Richtungsänderung verursacht normalerweise Reflexionen. Was Sie also wollen und was das Optimum ist, ist eine einfache gerade Linie.

Normalerweise verlegen Sie Differentialleitungen nebeneinander (wenn Sie es nicht tun, ist es eine lose Kopplung ... was in einigen Fällen auch funktioniert), KEINE 90 ° -Kurven, Sie müssen beide Spuren auf der gleichen Länge (fast) und Stichleitungen halten ( können wir in diesem Fall von einigen cm sprechen - denke, Sie können die Werte in der Norm finden). Der Abstand zwischen den Linien und die Breite der Leiterbahnen müssen berechnet werden, damit Sie mit Ihrem Leiterplattenmaterial und Ihrer Schichtdicke die erforderliche Impedanz von 120 Ohm einhalten ...

Sie können versuchen, https://sourceforge.net/projects/atlc/ oder http://www.hdtvprimer.com/KQ6QV/atlc2.html zu berechnen, um differentielle Übertragungsleitungen zu berechnen.

Kicad wird auch mit einem Transmission Line Calculator oder dem guten alten http://www.hp.woodshot.com/ HP AppCad geliefert... Sie finden sogar Sachen für die normalen programmierbaren Taschenrechner.

Wenn Sie Regeln für viel anspruchsvollere Systeme wie LVDS befolgen, sollte CAN Sie nie im Stich lassen - es ist selbst in sehr rauen Umgebungen ziemlich robust.

https://www.ti.com/lit/an/snla302/snla302.pdf

Habe es nicht überprüft, aber soweit ich mich erinnere, sind diese Zahlen in Ordnung. Für eine bestimmte Busgeschwindigkeit hat man die Länge der Busleitung und die Länge eines Stubs ... schätze, auf einer Platine gibt es nie Probleme mit CAN

• 1 MBit/s 40m 0,3m
• 500kBit/s 100m 0,8m
• 250 kBit/s 200 m 1,5 m
• 100 kBit/s 500 m 3,0 m
• 57kBit/s 1000m 5,0m
• 38 kBit/s 2000m 7,0m

PS: Wie Mr_Engineer sagte: Sie müssen kündigen. Aber beide Enden (es ist ein echter Bus, also hört jeder Knoten zu und sendet)! beide mit 120 Ohm (es sind 60 Ohm bei Gleichstrom, aber 120 Ohm für die mittlere/dominierende Frequenz des Busses ...) - wir haben ein Produkt mit nur einer Seite abgeschlossen und es funktioniert für mehr als 20 m Leitungslänge, aber dann müssen Sie die Werte anpassen. Bleiben Sie beim Standard!