CAN网络排查干扰导致的通讯异常

CAN 总线虽然有强大的抗干扰和纠错重发机制，但我们要认识到，由于最早 CAN 是被应用于汽车行业，而汽车内部的电磁环境并不恶劣，最高电压很少超过 36V。

但目前 CAN 被大量应用于其他很多行业，比如轨道交通、医疗、煤矿、电机驱动等，而这些场合的电磁环境则恶劣许多。所以目前 CAN 的非汽车现场应用中，被干扰导致的异常约占 30%之多。 所以排查干扰是我们检查和评估 CAN 总线通讯异常的必需步骤。

一般干扰分为正弦频率干扰与周期脉冲干扰。针对前者 RoyalScope长时间数据和波形记录分析仪 提供 FFT 分析，即傅里叶变换，把信号进行频域上面的分解，并且能滤除正常信号，这样就可以很方便地看出干扰频率。 如果是周期脉冲干扰需要人工在波形中发现与测量，这个多发生在有电磁阀、继电器或者电流周期通断的场合，在变化的时候产生很强的耦合信号导致 CAN 通讯中断。

1、单帧波形FFT分析

波形设置窗口中，选择CAN共模（即CAN-MOD）的方式，可以滤除正常信号，让干扰信号水落石出。选中单帧，对应的波形视图CAN-FFT栏目显示所选帧的FFT分析结果，列表排列的是干扰幅值的排名，我们只需关心最高幅值即可。注意如果是 0Hz 的幅值最高，可以略去。

2、多帧波形FFT分析

但对于现场排查故障的工作来说，单帧分析无法全面了解干扰的情况，这时，可以使用“CAN-FFT”功能模块 对多个CAN帧进行FFT分析统计，统计结果是从大到小进行排序的干扰幅值。 一般来说如果超过 200 毫伏即有影响正常通讯的风险（CAN 显性电平为 0.9V，一般需要高1 .1V 才能保证基本的通讯）。 找到干扰频率后，我们需要查看系统中哪些部件是这个频率，这样我们可以针对性做解决 方案。

3、共模统计功能

也可以使用CAN报文中的共模统计功能，设置好干扰幅度门限（默认为0.2V），点击开始统计即可。软件自动将干扰幅值从大到小进行排序。用户也可以双击进行对应帧查看。

4、周期脉冲性干扰

如果是周期脉冲性干扰，在 FFT 变化后，由于不是正弦的信号，所以大部分能量还是集中在 0HZ，所以这个情况下需要人工进行测量。

可见这个周期性的脉冲是 20KHZ，如果是 FFT 的结果是看不出来的。

5、通过FFT查找干扰示例

新能源汽车通常是指纯电动汽车或者混合动力汽车，与传统汽车不同，其是使用电池、电 容来存储能量，然后通过逆变的方式变成交流，带动电动机驱动车辆。所以带来的就是复杂的电磁环境。

主要问题：逆变产生的巨大电流形成强干扰，串扰到 CAN 总线上，导致控制器死机、损坏或者通讯延迟及中断，车辆运行不稳定。用户的现象是：仪表显示滞后，显示错误。导致司机判 断延迟与错误，影响交通安全。

通过将 RoyalScope接入电动车的 CAN 总线，进行 FFT 分析，我们可以发现，原有的波形 在逆变打开后（或者加速踏板踩下后），即会有干扰产生。正常的波形被干扰后， 目测即可看出有干扰频率。

然后我们进行 FFT 分析，选择 CAN 共模，即可找到是 1275KHZ 的干扰频率。

我们可以发现这个正弦频率与系统中电动机的频率吻合，即可断定是电动机的动力线缆与 CAN 总线靠得太紧，导致磁耦合，产生脉冲群。

干扰导致帧错误增加，重发频繁，正确数据不能及时到达。所以如何定位干扰与消除干扰 是每个制造厂商与维护商必须要处理的。

6、排除干扰的解决方案

1. 由于强电流产生的是空间磁干扰，所以屏蔽层效果很小，应该将 CAN 线缆双绞程度加大，即 2 线靠的更紧点，保证差模信号被干扰的程度减小，这对于周期正弦干扰有很强的抑制 性；

   
   

2. 将动力线缆与 CAN 线缆远离，最近距离不得小于 0.5 米，这个对于抑制周期脉冲干扰是最有效的；

   
   

3. CAN 接口设计采用 金升阳隔离收发模块TD301MCAN，隔离、限幅，防止 ECU 因为强干扰死机；

   
   

4. CAN 接口增加磁环、共模电感等抗浪涌效果较好的感性防护器件。

   
   

5. 外接专用的信号保护器消除干扰，如信号隔离调理器LCAN-OptoAdapter减弱干扰强度 和 CANbridge -100网桥做隔离。

   
   

6. 采用光纤传输，比如来可电子的CANFiber-100，完全隔绝干扰。

   
   

7. 程序做抗干扰处理，通常在监测到总线关闭后，50 毫秒后重新复位 CAN 控制器，清除 错误计数。连续复位 10 次后，这个时延长到 1 秒。