工業(yè)現(xiàn)場 CAN 環(huán)境復雜多變，工程師面對信號的雜、亂、差卻是束手無策，追根溯源對于信號的各種地你接對了嗎?

CAN 總線以其高可靠性、實時性、靈活性以及嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)處理機制等特點，在工業(yè)現(xiàn)場和汽車行業(yè)得到廣泛應用，但隨著環(huán)境干擾以及節(jié)點數(shù)目的增加等對 CAN 總線的穩(wěn)定性提出更高的要求，而面對電源地、信號地、屏蔽地、外殼地不同的接地方式又該如何處理呢?

如圖 1 分別是電源地、信號地、屏蔽地以及大地四種不同地的常見符號。

圖 1 四種接地符號

電源地概念：

電源地也為供電地，是為保證供電電源形成完整的電流回路設置的供電地，即 GND。

電源地處理：

與單電源供電的負極相連。

圖 2 CAN 收發(fā)器電源地 (GND) 接線

信號地概念：

信號地也稱為隔離地，為使電子設備工作時有一個統(tǒng)一的參考電位，避免有害電磁場的干擾，使設備穩(wěn)定可靠的工作，設備中的信號電路統(tǒng)一參考地，即 CAN-GND;

信號地處理：

許多實際應用中，設計者常直接將每個節(jié)點的參考地接于本地的大地，作為信號的返回地，看似正常可靠的做法，卻存在極大的隱患!

信號地 (CAN-GND) 正確的接法主要分為兩種：

單屏蔽層線纜：如果線纜是單屏蔽層，信號地理想接法是使用專門的信號線將所有節(jié)點信號地連接，起到參考地的作用。但如果缺少信號地線，亦可將所有節(jié)點信號地都連接到屏蔽層，但這樣屏蔽效果亦差強人意。

圖 3 帶有屏蔽層雙絞線

圖 4 含信號地線雙絞線連接方式

雙屏蔽層線纜：當使用雙層屏蔽電纜時，需要將所有節(jié)點信號地連接到內(nèi)屏蔽層，若使用非屏蔽線進行數(shù)據(jù)傳輸時，請保持信號地管腳懸空處理。

圖 6 雙屏蔽層信號地處理方式

所有節(jié)點信號地接到屏蔽層或者雙屏蔽層的內(nèi)層后，屏蔽層處理方式注意為單點接地，不可多點接地，否則會在信號地線上形成地環(huán)流。

另外，單點接地時為了加大供電地和信號地之間的隔離電阻，阻止共地阻抗電路耦合產(chǎn)生的電磁干擾，注意采用隔離浮地設計，通過阻容方式將屏蔽層與外殼隔離。

圖 7 未進行單點接地處理的報文受到電磁干擾

屏蔽地概念：

屏蔽地( CAN-Shield) 也可理解為 CAN 屏蔽層，部分場合也標為 FG。導體外部有導體包裹的導線叫屏蔽線，包裹的導體叫屏蔽層，一般為編織銅網(wǎng)或銅泊(鋁)，屏蔽層需要接地處理，保證外來的干擾信號可被該層導入大地。

圖 8 單屏蔽層和雙屏蔽層電纜剖析

屏蔽地處理：

當使用雙層屏蔽電纜時，CAN-Shield 連接到外屏蔽層和 DB9 連接器的屏蔽殼。并且，使用 DB9 針式連接器時外屏蔽層會被連接到 pin 5 以保證當使用沒有屏蔽連接的連接器時，可靠的接地。

多節(jié)點總線同樣要求屏蔽地采用單點接地，防止形成回路，并且為浮地設計。

如下圖 9 所示處理方式，CTM1051 模塊 3 腳為屏蔽地，5 腳為信號地。

圖 9 雙屏蔽層線中信號地、屏蔽地處理方式

外殼地概念：

靜電的電荷集聚在物體的表面，一旦遇到可以釋放的回路就可以形成電流。有時候產(chǎn)生的電壓非常高，特別是在干燥的環(huán)境里。電子產(chǎn)品的外殼地就是用來快速地將電荷釋放到大地。

外殼地處理：

外殼接地既是對人體安全的保護，也是防干擾的一種手段，因為一般情況下機殼是金屬的，是非常好的屏蔽體，絕大部分輻射干擾都可以阻擋在機殼之外。通過地線引入的干擾(也叫共阻抗干擾)，處理方法一般采用地線隔離技術，在外殼接地時接入阻抗，加入濾波等。

圖 10 信號地、屏蔽地、外殼接地連接推薦電路

改進方案建議

如果您在使用 CAN 總線進行調(diào)試時，遇到過偶爾通信出錯，或者接收不到數(shù)據(jù)，再者一直正常使用的總線，突然出現(xiàn)大范圍的錯誤，或者節(jié)點損壞。

如果您還是在使用單純的 CAN 收發(fā)器，那么請換成隔離 CAN 收發(fā)器吧!致遠的 CTM 隔離模塊內(nèi)部包含隔離 DC-DC、信號隔離電路、CAN 總線收發(fā)電路、基礎的總線防護等。

隔離收發(fā)器可將總線和控制電路進行電氣隔離，將高壓阻擋在控制系統(tǒng)之外，可以有效地保證操作人員的人身及系統(tǒng)安全。不僅如此，隔離可以抑制由接地電勢差、接地環(huán)路引起的各種共模干擾，保證總線在嚴重干擾和其它系統(tǒng)級噪聲存在的情況下不間斷、無差錯運行。

圖 11 CAN 隔離收發(fā)器推薦設計電路