总线28讲，CAN总线两端，到底为什么要加120欧姆电阻？

“车辆技术”的朋友们应该都知道，CAN总线是需要在两端添加两个120欧姆的终端电阻的，使线路总电阻为60欧姆。这是一个几乎所有人都知道，但是几乎所有人都说不清楚的知识点。

我们通常情况下都会有这样的经验，给网络加上一个120欧的电阻，报文就能发出去了，把电阻拿掉，报文就发不出去了，所以我们也就习惯了直接给他加上一个120欧的电阻，然后就能通信上了。好像一切都是那么习以为常，就好像每天早上起床之后要刷牙、蹲坑一样，习惯了，也就不在乎是它是为什么了……

但是这到底是为什么呢？我们今天就来深入探究一下。我们的方法为：看波形！因为，多数时候，总线电阻为40、80甚至30欧姆的时候，报文都是可以发出去的，但是这并不意味着网络可靠性也是一样的，我们必须用波形说话。先来一个正确的

搞个标准的波形，两端均接了120Ω电阻，如下图：

看，多么优雅，多么标准？比师娘还要优雅……你看它陡峭的峰，看它波澜不惊的平，看它2.3V的差分电压，简直是教科书般的优秀！到这里，我们只是看到了，正确的CAN报文长什么样，接下来，我们将要分析一下错误的报文是什么样的，以及，它为什么是错误的？缺少终端电阻的CAN报文

当当当当！如下图所示，就是一个缺少终端电阻的CAN报文波形：

好了，至此，真相大白，我们能一目了然地看出来，为什么不加终端电阻，报文会发不出去！对于一个bit，它的上升沿没有任何问题，还是那么陡峭，横看成岭侧成峰，但是，它的下降沿出现了很大的问题，它下不去！那么，我们就要关心一下它了，琢磨一下，它为什么下不去……师子一号认为，这是RC电路的放电效应导致的，此时的R值基本上就是CAN端口的差分阻抗，这个阻值是相当的大。

因为R值过大，无法快速消耗掉总线等效电容上的电能，所以导致放电曲线特别平缓，电压迟迟下不来。发送节点破坏掉报文这个实验中，我们的波特率是500k，师子一号在上面搞了一个时间区间，是一个bit的位宽，我们可以清楚地看到，在该CANL位宽的末尾处，差分电压仍然高达2.247伏，这毫无疑问会被发送节点当成发送错误来处理掉，我发的是隐性，为何总线上是显性？肯定是出问题了，我要报一个主动错误出去！关于错误帧的成因，可以参考下面的文章。总线30讲，关于错误帧，我们要解决引发原因，而不是错误帧本身这就是为什么，不接终端电阻，CAN报文发不出去……根本原因被找到了…电压过高此外，我们还发现，无论是CANH的电压，还是差分电压，都比2个120Ω终端电阻时要高很多，这是电路的电流源效应导致的，但是由于驱动能力有限，它又不能保持恒流……搞个小电阻试试

既然电阻过大不行，那我能不能把电阻搞得尽可能小呢？常识告诉我们，肯定是不行的，太小了就短路了。那么，电阻比较小的时候，究竟是什么样的呢？下图是个总线总电阻为4欧姆的波形：

我们可以清楚地看到，波形已经进入了PID调节模型，你已经看不出它是数字波形了。

CANH、CANL、差分，电压统统波澜不惊，总线完全瘫痪！它的驱动能力也决定了，此时不可能有差分电压。把电阻加大一些

20欧姆我们把总线电阻搞成20欧姆试试：

微观波形

宏观波形我不知道别的CAN卡结果会怎么样，反正我用的同星的CAN卡，20欧姆的时候是可以正常发送并识别报文的，不知道这在业内算不算优秀水平……不服可以来辨一辩但是，这个时候的波形，显然不是可靠的波形，本身已经很紊乱了，到了车上，再叠加点别的干扰，很有可能就会出问题！30欧姆我们把总线电阻搞成30欧姆试试：

微观波形

宏观波形30欧姆时的波形，已经基本上可以使用了，估计对大多数CAN卡都能识别了，毕竟它的差分电压已经达到了1.5V。为什么是120？

一位大神给出了理论推导，如下图所示。

经过一堆复杂的公式推导，最终得出如下结论：

当Rb=Z时，R1=Rb=Z，即无反射。如何测试CAN双绞线的特性阻抗呢？使双绞线终端断开，用万用表电容档测量其阻抗得到Z1；使双绞线短接，用万用表电感档测量其阻抗得到Z2。则双绞线的阻抗Z为Z1乘以Z2的开方。但是师子一号实在是看不太懂呀，对我的知识水平而言，有点超纲了，忘得差不多了。这个应该是线缆信号传输的特性吧，不知道对于数字信号是否适用。大家都说“信号反射”、“阻抗匹配”，我也不太明白本质意义到底是什么，到底在反射什么……我只知道，电阻太大太小都不行，2个120欧姆刚刚好，用邱关源老师的知识来解释，延伸至电阻对波形的影响，我反而觉得更接地气一些。