Perché il bus CAN utilizza una resistenza da 120 ohm come resistenza di terminazione e non altri valori?

Conosco i motivi per utilizzare resistori di terminazione su un bus CAN e quanto sia importante.

Ma perché 120 ohm? Come è arrivato questo valore? C'è un motivo specifico per usare 120 ohm?

Devi conoscere la teoria della linea di trasmissione per comprendere la fisica più profonda in gioco qui. Detto questo, ecco la panoramica di alto livello:

L'importanza della terminazione per il sistema è determinata quasi esclusivamente dalla lunghezza dei cavi del bus. Qui la lunghezza è determinata in termini di lunghezze d'onda. Se il bus è più corto di una lunghezza d'onda superiore a 10, la terminazione è irrilevante (praticamente) poiché c'è un sacco di tempo perché le riflessioni introdotte da una discrepanza di impedenza si estinguano.

La lunghezza definita in lunghezze d'onda è una strana unità al primo incontro. Per convertire in unità standard è necessario conoscere la velocità dell'onda e la sua frequenza. La velocità è una funzione del mezzo che attraversa e dell'ambiente circostante il mezzo. Di solito questo può essere stimato abbastanza bene attraverso la costante dielettrica del materiale e assumendo spazio libero attorno a quel mezzo.

La frequenza è un po 'più interessante. Per i segnali digitali (come quelli in CAN), ti preoccupi della massima frequenza nel segnale digitale. Questo è ben approssimato da f, max = 1 / (2 * Tr) dove Tr è il tempo di salita (definito dal 30% al 60% del livello di tensione finale, in modo conservativo).

Perché è 120 è semplicemente una funzione del design limitata dalle dimensioni fisiche. Non è particolarmente importante quale valore abbiano scelto in un ampio intervallo (ad esempio, avrebbero potuto andare con 300 Ohm). Tuttavia, tutti i dispositivi nella rete devono essere conformi all'impedenza del bus, quindi una volta pubblicato lo standard CAN non si può più discutere.

Ecco un riferimento alla pubblicazione (grazie @MartinThompson).

Questo tipo di bus CAN è progettato per essere implementato da una coppia di fili intrecciati. L'impedenza della linea di trasmissione della coppia intrecciata non specificata non è esatta, ma 120 Ω rimarrà chiusa per la maggior parte del tempo per i cavi relativamente grandi comunemente usati per CAN.

I resistori hanno anche un'altra funzione in CAN. Puoi pensare a CAN come un bus open collector implementato come una coppia differenziale. Il totale di 60 Ω è il pull-through passivo del bus CAN. Quando nulla è alla guida del bus, le due linee sono alla stessa tensione a causa dei 60 Ω tra loro. Per guidare il bus verso lo stato dominante, un nodo separa le linee, circa 900 mV ciascuna, per un segnale differenziale totale di 1,8 V. L'autobus non è mai attivamente guidato allo stato recessivo, basta lasciarlo andare. Ciò significa che la resistenza tra le linee deve essere abbastanza bassa da consentire alle linee di tornare allo stato inattivo in una frazione di tempo.

Si noti che l'attuale standard CAN non dice nulla sul livello fisico diverso da quello che deve avere questi stati dominanti e recessivi. Ad esempio, è possibile implementare un bus CAN come linea a collettore aperto a terminazione singola. Il bus differenziale che stai pensando è molto comunemente usato con CAN ed è incorporato in chip di driver di bus di vari produttori, come il comune Microchip MCP2551.

CAN Bus è un bus differenziale. Ogni coppia differenziale di filo è una linea di trasmissione. Fondamentalmente, la resistenza di terminazione dovrebbe corrispondere all'impedenza caratteristica della linea di trasmissione per evitare la riflessione. Il bus CAN ha un'impedenza di linea caratteristica nominale di 120Ω. Per questo motivo stiamo usando un valore di resistenza di terminazione tipico di 120 Ω su ciascuna estremità del bus.