为什么CAN总线最多可接110个子设备？这个数字是怎么来的？

在很多的CAN总线介绍的文章中说明：CAN总线最多支持挂接的设备（如下图中展示的CAN Device的数量最大值）是110个。但是可能很多人并不清楚为何是110？“110”这个数字是怎么来的？

(资料图)

为解答上面的问题，我们先介绍一下影响CAN总线最多设备数量的几个因素：

其实在控制器区域网络（Controller Area Network，CAN）中，可以挂接到总线上的设备数量不是一个固定的数字，而是受到多个因素的影响。这些因素包括总线电容、传输速率、收发器芯片的驱动能力等，它们共同塑造了CAN总线的性能和设备挂接的限制。以下是对这些关键因素影响的深入分析。

总线电容的影响

总线电容是指由总线线缆、连接器和连接设备引起的电容，它对CAN总线性能有着深远的影响。较大的总线电容会导致以下问题：

信号传播速度降低：较大的总线电容需要更多的电荷来充电和放电，从而减慢了信号的传播速度。在高速通信中，这可能导致时序要求更为严格，限制了可以挂接到总线上的设备数量。

信号失真：总线电容可能导致信号失真，因为信号在传输过程中需要克服电荷积累的阻力。这种失真可能导致接收设备无法正确解码数据，引发通信错误。

终端电阻匹配问题：较大的总线电容可能需要不同的终端电阻配置，以匹配总线的特性阻抗。不正确的终端电阻配置可能导致信号反射增加，干扰通信的稳定性，从而影响挂接设备的数量。

总线长度和传播延迟：总线电容与总线长度成正比，较长的总线通常具有更大的总线电容。这会导致信号传播时间延迟增加，需要更复杂的电气特性匹配和时序控制来维持通信的稳定性，可能对挂接设备数量产生间接影响。

传输速率的影响

传输速率是CAN总线通信的关键参数之一。传输速率决定了数据在总线上传输的速度，同时也会影响设备挂接的限制。

时序要求：较高的通信速率要求节点具有更精确的时序控制，以确保它们在规定的时间内完成数据传输。这对于高速通信来说至关重要，限制了可以挂接到总线上的设备数量。

总线长度：通信速率受到总线长度的限制。CAN总线的信号传播速度是有限的，较长的总线长度会导致信号传播时间延迟的增加。在高速通信中，需要限制总线长度以满足时序控制的要求。

信号稳定性：更高的通信速率通常需要更稳定的信号传输。较长的总线长度可能会导致信号衰减和失真，降低信号质量，使其容易受到噪音和干扰的影响，这对挂接设备数量产生限制。

收发器芯片的驱动能力的影响

收发器芯片的驱动能力是指它们能够推动信号通过总线的能力，这也可以影响设备挂接的限制。

信号强度和传输距离：收发器芯片的驱动能力直接影响信号的强度。较高驱动能力的芯片能够提供更强的信号，这在长距离传输或连接多个设备时非常重要。驱动能力足够强的收发器芯片可以支持更多设备的连接，尤其是在大型CAN网络中。

抵抗总线电容和干扰：总线电容是CAN总线上的一个关键电气参数。较大的总线电容需要更多电荷来充电和放电，这会导致信号的传播速度变慢，并增加信号失真的风险。驱动能力足够强的收发器芯片可以克服总线电容的影响，维持信号的稳定性。

驱动能力的选择和优化：在设计CAN网络时，工程师需要仔细考虑收发器芯片的驱动能力。选择具有适当驱动能力的芯片可以根据总线长度、总线电容、通信速率和设备数量的要求来优化网络性能。如果驱动能力不足，可能需要采取其他措施，如增加终端电阻的值，以改善信号传输和支持更多设备的挂接。

为何是110？

"110"这个数字可能是基于具体的CAN标准和应用需求来确定的。在实际应用中，工程师通常会根据通信速率、总线长度、终端电阻配置、总线拓扑结构等因素来评估CAN总线的性能，以确定最适合的设备数量限制。这个数字不是固定不变的，可能会因不同的应用而有所不同。在一些应用中，"110"可能是一个经验性的设备数量限制，可以满足通信要求和性能需求。在其他应用中，这个数字可能会有所不同，具体取决于特定的技术和应用要求。因此，"110"只是一个示例，实际应用中的设备数量限制可能会因情况而异。审核编辑：刘清