在CAN總線通信中，CAN收發器（Transceiver）扮演著至關重要的角色——它就像一位“翻譯官”，負責將微控制器（MCU）的數字信號轉換為總線上的差分信號，同時把總線信號翻譯回MCU能理解的邏輯電平。今天，我們就來深入探討CAN收發器的工作原理、行業應用以及相關參數測量方法！

CAN收發器的定義

CAN收發器是一種物理層接口芯片，位于CAN控制器（MCU）和CAN總線之間，如圖1所示，主要功能包括：

發送方向：將MCU的TX數字信號轉換為差分信號（CAN_H / CAN_L），并驅動總線；

接收方向：檢測總線上的差分信號，轉換為MCU可識別的RX數字信號；

電氣隔離：提供抗干擾能力，保護MCU免受總線上的浪涌、EMI等影響。

圖1 收發器工作示意圖

工作原理：信號如何“翻譯”？

發送過程（MCU →總線）：MCU通過TX引腳發送邏輯信號（0或1）。收發器將邏輯信號轉換為差分電壓：顯性電平（邏輯0）：CAN_H ≈ 3.5V，CAN_L ≈ 1.5V（差分電壓≈2V）；隱性電平（邏輯1）：CAN_H ≈ 2.5V，CAN_L ≈ 2.5V（差分電壓≈ 0V）。差分信號通過總線傳輸，抗干擾能力更強。接收過程（總線→ MCU）：收發器檢測總線上的差分電壓（CAN_H - CAN_L）。收發器將邏輯信號轉換為差分電壓：若差分電壓≥ 0.9V，判定為顯性電平（邏輯0）；<0.5V為隱性電平（邏輯1）。通過RX引腳將信號傳遞給MCU。
CAN收發器的必要性：CAN收發器不僅是簡單的“數模轉換器”，更是總線網絡的“物理層守護者”，其功能直接關系到抗干擾能力、功耗、安全性和魯棒性。在汽車、工業等嚴苛環境中，收發器的這些特性往往是系統可靠性的關鍵。電氣隔離與保護：關鍵作用：確保總線在惡劣環境（如汽車、工業）下的可靠通信。

• ESD保護（±8kV以上）防止靜電損壞；
  
• 共模電壓抑制（如±12V），容忍節點間地電位差異；
  
• 抗瞬態干擾（通過ISO 7637標準），抵御電源突波、浪涌等。

信號完整性與穩定性優化：關鍵作用：避免信號失真，降低通信錯誤率。

• 斜率控制：調節信號邊沿速率，減少EMI輻射（如TJA1050的靜默模式）；
  
• 差分信號整形：消除抖動，確保CAN_H/CAN_L的對稱性；
  
• 顯性/隱性電平嚴格匹配（如顯性≥0.9V，隱性≤0.5V）。

故障檢測與系統安全：關鍵作用：防止節點故障導致整個網絡癱瘓。

• 總線短路保護（對地、對電源、線間短路）并自動進入安全模式；
  
• 顯性超時保護（Dominant Timeout）：防止節點軟件故障持續占用總線；
  
• 熱關斷：高溫時自動禁用輸出，保護芯片。
  

如何測量CAN收發器相關參數？

收發器模擬信號采集與分析：ZPS-CANFD總線分析儀支持CAN、CANFD總線底層電氣信號的采集，將CANH、CANL以及CANDiff的波形直觀地展示在軟件界面上，通過對波形的觀察，能夠對總線的信號質量進行評估以及故障定位，如圖2所示：

圖2 物理層電氣信號

除此之外，ZPS-CANFD還可以對采集的波形進行分析，包括電平、邊沿和對稱性分析。如圖3所示，能夠實現CANDiff、CANH、CANL電平的測量以及顯隱性SYM的測量：

圖3 總線電平和對稱性分析

如圖4所示，可以實現CANH、CAHL和CANDiff波形的上升、下降時間測量：

圖4 總線邊沿測試

收發器延遲測量：ZPS-CANFD總線分析儀，有兩路DSO通道，可以將收發器的Rx和Tx信號通過DSO通道接入ZPS。因此，我們可以通過對Rx和Tx信號的接收，直接測量收發器內部的時序，如圖5所示，為收發器時序特性測量界面，能夠實現對收發器延遲的測量。

圖5 收發器延遲測量

總結

CAN收發器作為連接CAN控制器與物理總線的核心接口，承擔著邏輯信號與差分電平轉換、總線驅動、故障保護等關鍵功能，其性能直接影響通信質量和系統可靠性。

ZPS-CANFD總線分析儀可全面監測收發器相關參數，包括差分電平、信號完整性、總線阻抗匹配等電氣特性，實時診斷短路、斷路等物理層故障，并通過眼圖分析、容錯測試等手段評估收發器的抗干擾能力與穩定性。

兩者的結合不僅能夠快速定位通信異常根源，還能優化收發器配置，顯著提升CAN/CAN FD網絡的可靠性和魯棒性，為汽車電子、工業控制等領域的開發和維護提供強有力的支持。