不接也能通，为什么还非接不可？
CAN 上那两个 120 欧电阻，一次讲明白
刚接触 CAN 的人，多半都干过这么一件事。
手头两台设备，随手拿两根线一接，通了，数据也读出来了，心想这玩意儿挺简单。等到现场上了七八台设备、线拉了几十米，问题就来了：数据时有时无，错误计数一直涨，重启一下好一会儿，过阵子又不行。
翻手册，上面写着两端要各接一个 120 欧的电阻。可当初不接不也通了吗？为什么现在非接不可？
一、电信号是跑过去的，不是瞬间到的
先纠正一个很多人下意识的想法：以为信号一发出去，整根线上立刻就都是这个电平了。
实际不是。电信号在双绞线里跑，速度大约是光速的三分之二，换算下来一米要花五纳秒左右。线长十米，信号从这头跑到那头就要五十纳秒。
这个数听着很小，但要跟通信速度比才有意义。CAN 跑 1M 波特率的时候，一位的时间是一微秒，也就是一千纳秒。信号在线上来回一趟要一百纳秒，已经占了一位时间的十分之一。线再长一点、速度再高一点，这个比例就很可观了。
所以在讨论电阻之前，得先接受一件事：线不是一根导线，它更像一条跑道。信号要在上面跑一段时间才能到对面。
二、跑到头没人接着，就弹回来了
那跑到线的尽头会怎么样？
▲ 线尾空着，信号原路弹回来
如果线尾是空的，信号到那儿发现没路了，就会原路弹回来。这个现象叫反射，跟你在山谷里喊一嗓子有回声是一个道理。
麻烦的是，弹回来的信号会和后面正在发的信号叠在一起。原本干干净净的方波，被叠加之后就变成了下面这个样子。
▲ 同一个信号，接没接电阻差这么多
上面那条抖来抖去的就是有反射的情况。业内管这个叫振铃，看着挺形象。
接收方判断 0 还是 1，是看电平有没有过那条门槛线。波形抖成这样，在门槛附近来回穿，就可能被读成一串莫名其妙的位。这就是为什么错误计数会一直涨。
那为什么短距离低速的时候不接也能通？因为信号跑一趟太快了，反射来回几次早就衰减没了，等到采样的那一刻，波形已经稳住了。线一长、速度一高，来不及稳，问题就出来了。
所以「不接也能通」不是说明电阻没用，只是说明你当时的条件太宽松，没把问题逼出来而已。
三、为什么偏偏是 120
这个数不是拍脑袋定的，它跟线本身有关。
每种线都有一个属于自己的参数，叫特性阻抗。它不是你用万用表能量出来的那个电阻，而是描述「信号在这根线上跑的时候感受到的阻力」。这个值由线的粗细、两根线的间距、外面包的绝缘材料决定，跟线有多长没关系。
CAN 用的双绞线，标准里规定这个值是 120 欧。
而反射发生的条件是：信号跑着跑着，前面的阻力突然变了。线尾空着，相当于阻力一下子变成无穷大，所以全反射回来。如果在线尾接一个跟线本身一样是 120 欧的电阻，信号跑到那儿感觉不出有什么变化，就一头扎进电阻里被消耗掉了，不再往回弹。
说白了，这个 120 欧不是随便挑的阻值，它是在配合线。用别的阻值，比如 100 或者 150，反射会少一些但不会消失，效果就打了折扣。
四、为什么是两端各一个
既然是防反射，那哪儿有线头就该在哪儿接。一根总线有两个头，所以是两端各一个。
▲ 两个 120 并起来，万用表读 60
中间那些设备，一个都不用接。有些设备内部自带这个电阻，用拨码开关或者跳线控制，装在中间的话记得把它关掉。
为什么不能每台都接？因为这些电阻是并联在总线上的。两个 120 并联是 60 欧，四个并联就只有 30 欧了。收发器要驱动的负载越来越重，输出的差分电压幅度会被压下来，接收方本来就在跟干扰较劲，信号还变小了，那更容易出错。
这里正好带出一个特别实用的检查方法。
五、拿万用表量一下就知道
把整个网络断电，万用表打到电阻档，量 CANH 和 CANL 两根线之间。
万用表读到 | 说明 | 怎么办 |
约 60 欧 | 两端各一个，正确 | 不用动 |
约 120 欧 | 只接了一个 | 另一头补上 |
约 40 欧或更低 | 接多了 | 把中间设备的电阻关掉 |
几百欧甚至断路 | 一个都没接 | 两头各接一个 |
接近 0 欧 | CANH 和 CANL 短路了 | 先查线，别急着找电阻 |
这个方法的好处是快，不用拆线不用示波器，蹲下来量一下就有结论。
有两个前提别忘了。一是必须断电，带电量出来的数不能看。二是有些设备内部会有别的电路挂在总线上，读数可能会偏离一点，接近就行，不用纠结小数点。
六、四种常见的接错
▲ 四种接错，前三种一量就知道
只接一头是最常见的。装的时候两个人各装一半，都以为对方装了。这种情况反射只减了一半，剩下那一半照样捣乱。<o:page></o:page>
每台都接是另一个极端。有人觉得多接几个更保险，结果适得其反。前面说了，并联之后阻值变低，信号幅度被压小。
接在中间设备上也很常见。有人把电阻接在了某台设备的接线端子上，但那台设备装在网络中间，两头还是空的，等于白接。电阻要接在物理上最靠边的那两个位置。
最后一种是从总线中间拉了根长支线出去。CAN 要求手拉手串下去，如果非要拉个分支，这个分支要尽量短，越快的速率要求越短。分支太长，它的尾巴也会反射。
七、还有几个相关的点
●RS485 也是同一回事。Modbus RTU 跑的 RS485 一样要两端各接一个终端电阻，阻值同样是 120 欧，道理完全一样。前面讲 Modbus 那篇提过一次，这里正好解释了为什么。
●电阻功率不用大。这条线上流的电流很小，普通的四分之一瓦贴片电阻就够了，不需要用大功率的。
●有一种做法是把 120 拆成两个 60 串联，中间点通过一个电容接地。这叫分裂终端，作用是把共模干扰也一起吃掉，对通过 EMC 测试有帮助。原理上跟单个 120 是一样的。
●线本身要用带屏蔽的双绞线，而且必须是标称 120 欧的那种。用随便一根线，特性阻抗对不上，接了电阻效果也打折。
●接线要手拉手串下去，不能接成星型。星型的每个分支都是一根有尾巴的线，都会反射，而且你没法在每个尾巴上都接电阻。
●现场排查通信问题，建议把这个 60 欧作为第一件要确认的事。它检查起来最快，而且出错的概率最高。确认完再去查波特率、查地址、查程序。
回到开头那个问题：不接也能通，为什么还非接不可？因为短距离低速的时候，反射还来不及捣乱就消失了，你看到的是一个被条件掩盖了的假象。等条件一变严苛，这个问题就会跳出来，而且以「时好时坏」这种最难查的形式出现。
后面我们打算讲讲伺服本身的东西：增益怎么调、惯量比意味着什么、振动了从哪儿下手。欢迎关注我们，一起把这些看着唬人的技术名词一个个拆明白。
<o:page></o:page>
下一主题
