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基于CAN总线通讯的电磁兼容性能分析与设计

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　摘要：针对CAN总线在数字伺服通讯协议CANsmc中的应用，分析了CAN总线通讯的电磁兼容问题，包括系统的干扰源和相应的解决措施。最后通过电快速脉冲群试验测试了CANsmc实验系统的抗干扰能力，结果证明本文提出的措施是有效的。

　关键词： CAN总线 CANsmc 电磁兼容

　CAN(Control Area Network)总线最初是一种为汽车车载设备(传感器、执行器)控制而设计的串行数字通信总线，由德国BOSCH公司和美国INTEL公司在20世纪80年代末期开发成功，并于1993年成为国际标准ISO11898。其目的是用多点、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。

1 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。

2 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。