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关于CAN总线通讯的电磁兼容设计
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CAN的目的是用多点、串行数字通讯技术取代常规的直接导线信号连接，可以节省大量车载设备的电缆布线。由于CAN总线芯片可靠性高、协议精练、价格低、货源广泛，因而在工业测控领域也获得广泛应用。但是，工业现场环境恶劣，电磁干扰较为严重，如何保证CAN总线通讯的可靠性尤为重要。
CANsmc系统概述
北京航空航天大学和北京和利时电机技术有限公司联合定义了一种基于CAN总线的数字伺服通讯协议——CANsmc(CAN for synchronous motion control)。CANsmc采用主从式的双通道网络，由一个主站和最多61个从站组成，如图1所示。系统的通讯由主站管理和协调，通道0为指令通道，主站通过它向各个从站发送控制指令数据。通道1为状态通道，各个从站通过它向主站发送运行状态数据。
图1：CANsmc应用示意图
图1也表示了CANsmc实验系统的组成，包括主站控制卡、从站控制卡和两种设备控制卡。主站控制卡基于ISA总线，插入PC机控制单元。从站控制卡是嵌入式的CAN总线通讯卡，设备控制卡包括位置控制卡和I/O控制卡，可以控制伺服驱动器和I/O设备。
电磁兼容分析
在电子产品的设计中，电磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatibility)性能对系统的影响非常大，关系到其能否正常稳定运行。国际上已经开始对电子产品的电磁兼容性做强制性限制，电磁兼容性能已经成为产品性能的一个重要指标。
电磁兼容主要包括两方面的内容，一个是产品本身对外界产生不良的电磁干扰EMI(Electro Magnetic Interference)影响，称为电磁干扰发射；另一个是对外界电磁信号的敏感程度，称为电磁敏感度EMS(Electro Magnetic Sensitivity)。干扰源、耦合途径及敏感设备是电磁兼容的三要素，缺一不可。电磁兼容的详细内容如图2所示。
图2：电磁兼容的内容
如图2所示，电磁干扰信号的耦合途径有传导和辐射两种。而根据耦合结果的不同，干扰又分为共模干扰和差模干扰。共模干扰存在于所有的信号线(包括信号线、数据线和电源线等)和地线之间，而差模干扰存在于信号线之间。
提高电磁兼容性的措施有三种：提高电子设备本身的EMC性能、对辐射性耦合使用屏蔽技术加以抑制、对传导耦合采取滤波技术加以抑制。
PCB板EMC设计
CANsmc系统主站和从站电路板的设计对系统的EMC至关重要，而一个电路板的电磁辐射能力和接收能力往往是一致的，因此在提高电路板抗干扰能力的同时，也抑制了电路板的电磁辐射。PCB板的EMC设计主要考虑以下因素：
(1) 元器件选择和布局
选择EMC性能好的元器件，并尽量选择表面贴装的封装形式。器件合理布局，把相互有关的器件尽量放得靠近些，使各部件之间的引线尽量短。特别是微控制器和CAN控制器的时钟源晶体，一定要按规定放置，否则会不起振。
在位置控制卡中使用了模拟电路，应把模拟电路和高速数字电路合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。
(2) 合理布局地线，降低地线阻抗
地线电平是所有信号的参考电位。理想状态下，电路板上所有的地线应该等电位，但是由于地线阻抗的存在导致地线各点电位有差异，所以应该尽量减小地线阻抗。最有效的办法是做多层板，在中间专门设置一层地线面。但是多层板成本较高，本系统中使用了双层板，在双层板的布线面布置了尽量多的平行地线，一面是水平线，一面是垂直线，然后在它们交叉的地方用过孔连接起来，形成地线网格，可以获得几乎和多层板相同的效果。
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