CANopen 网络总线布线指南

CANopen
网络总线布线指南



简介

CAN（Controller Area Network） 是一种用于实时控制的双线差分串行通信协议。Copley Canopen 驱动器使用由 DS-102 2.0 协议定义的 CAN 物理层，以及由 DR-303 1.0 协议定义的布线和连接器管脚分配。

资深应用工程师： “网络问题通常是由于 CAN 总线两端未使用合适的终端、电缆长度对应的比特率错误以及布线不良造成的。本技术说明书将有助于有效地利用网络带宽并实现正确操作。

物理介质（总线线路）

总线线路必须通过电阻在两端进行终止，电阻代表线缆的特征阻抗。Copley 提供标准千兆比特非屏蔽双绞线（UTP）电缆， 该电缆具备121Ω标准特征阻抗，因此， 121Ω 电阻必须安装在此网络的两端。Copley 为RJ-45连接器提供终端插头，并在开发板上提供一个跳线。大多数生产商 CAN卡发货时不安装终端电阻。因此，对于总线末端的CAN卡，必须安装线路终端。



典型的主站在总线线路末端的CANopen 网络

最大 CAN 总线长度为 1 km， 速度为50kbit/s。总线线路应尽可能接近直线，以将反射保持在最小值。为了延长电缆长度（或提供电流隔离），可以使用桥接设备或中继器。上图表示典型的网络实现。然而，这并不是唯一的方法。也可以将主站连接在中间，不使用终端， 而终端位于总线末端的驱动器。如果使用电缆短接（无终端电缆）或T形连接 器接入总线，则短接距离不应超过0.3m， 速率为 1 Mbit/ 秒，如 DS 102 2.0 版本协议规定。

比特率

Canopen DS 102 2.0 协议及其附录用于工业应用的物理层，提供了几种比特率下电缆长度的推荐参考，见下表。



连接器和电缆

RJ-45 连接器

RJ-45 母连接器是用于 Copley Canopen 面板式驱动器标准配置。





Copley 提供用于 10 英尺和 1 英尺的8 线UTP（非屏蔽双绞线）千兆电缆 的 RJ-45 公连接器。不推荐 STP（屏蔽双绞线）， 但也可以用。

Copley 网络终端插头

Copley 提供了一个 RJ-45 终端插头，以配合 CopleyCANopen 面板式驱动器上的RJ-45连接器一起使用。插头将一个 121Ω 电阻连接在 CAN_H 和 CAN_L 之间。

通用 9 针 D-sub 连接器

9针 D-Sub 公连接器和母连接器是用于Canopen 模块化驱动器的 Copley 开发板的标准配置。



开发板在 J4 上提供一个跳线，用于将 121Ω 电阻（位于开发板上）连接到 CAN-H 和 CAN-L 之间。

非 Copley 设备的 CANopen 连接器

• 用于 4 线双绞线的 RJ-10。
• 用于飞线的带螺丝终端的开放连接器。
• 从扁平带状电缆到 9 针 D-Sub 的多极连接器。
• 特殊用途的圆形连接器。

接地和隔离

Copley 建议连接设备之间的 CAN_GND，即使有隔离时， Copley 仍然建议找一条通向大地的接地路径。

Copley AccelNet 和 Stepnet 面板式驱动器具有 CAN 隔离功能，因此系统中需要接地路径。

Copley Xenus 与功率级隔离，但与信号接地连接（信号浮动直到信号地与大地连接或系统中提供接地路径）。
Copley 模块和开发板已将 CAN_GND 连接到驱动器信号地。这适用于具有接地连接中心点的单板设计， 安装板上应该有隔离设计。

CAN收发器

Copley 驱动器使用第三代 TJA1050 收发器。



故障排查

网络问题通常是由于两端未正确使用终端、对应电缆长度的比特率错误、安装不正确的电缆以及信号质量差造成的。CAN 状态 LED 指示 CAN 物理层的状态。红色闪烁表示由于 CAN 报文（同步消息、节点保护或心跳保护） 缺失而导致的错误。

CML Copley 运动 C++ 库可以用来创建 CML 日志文件以记录调试消息。使用 cml.set debug level（） 设置调试消息级别>0。

CAN卡制造商提供“ CAN 分析仪”以帮助调试 CAN 总线。关闭电源后，使用欧姆表验证 CAN-H 和 CAN-L 之间的 60Ω 电阻值。CAN 总线启用后，使用示波器对CAN总线两端的信号电平进行差分测量。（两个通道范围设置为“BOTH”， 并启用“ADD”和“INVERT ON” ）。在主站和每个节点 ID 之间发送和接收消息以测试每个节点。使用下图，验证显性或隐性信号是否超出无效范围，以及上升时间是否小于比特时间的15%。