在电子设计领域，CAN（Controller Area Network）总线作为一种广泛应用的串行通信协议，其稳定性和可靠性至关重要。然而，总线干扰问题常常影响其正常工作，而信号地（CAN - GND）的正确接法对于减少干扰、保证通信质量起着关键作用。以下将详细介绍如何定位干扰原因、消除延时误差的方法以及信号地（CAN - GND）的相关概念和处理方式。
当 CAN 总线出现干扰时，有经验的工程师能够迅速定位问题所在，但对于新手而言却颇具挑战。造成总线干扰的因素众多，例如电磁辐射耦合到通讯电缆中、屏蔽线接地处理不当、仅隔离通讯而未隔离电源等。通过对实际现场情况的分析，结合相关图表（如图 1 所示），我们可以进行干扰源的排查。从图中可以推导出，如果现场的干扰并非通过电磁辐射进入，且整车网络也无干扰，那么基本可以断定干扰源于电机驱动器的 CAN 通讯未做好隔离。
图 1 定位干扰原因
为了减小延时、增加通讯距离并降低通讯错误率，我们可以采取以下一系列措施：
- 采用磁隔离的 CTM1051 方案设计接口收发电路：磁隔离技术能够有效隔离电气干扰，提高信号传输的稳定性和可靠性，减少延时的产生。
- 使用较粗的导线代替细导线：导线的粗细会影响信号传输的延时，标准为 1.5 线缆（延迟为 5ns/m），较粗的导线电阻较小，能够降低信号传输过程中的损耗和延时。
- 选用镀金或镀银的线缆：镀金或镀银的线缆具有更好的导电性，能够减少信号传输过程中的电阻，从而降低延时，提高信号传输的质量。
- 增加网桥中继设备 CANBridge 延长通讯距离：网桥中继设备可以对信号进行放大和转发，延长信号的传输距离，同时也能在一定程度上减少信号的衰减和干扰。
- 采用光纤传输：如致远电子的 CANHUB - AF1S1，在同等波特率下可将通讯距离延长 1 倍。光纤具有抗干扰能力强、传输速度快、损耗小等优点，能够有效解决长距离通讯中的延时和干扰问题。
信号地也被称为隔离地，其作用是为电子设备工作提供一个统一的参考电位。在电子设备中，为了避免有害电磁场的干扰，使设备能够稳定可靠地工作，需要将设备中的信号电路统一参考地，即 CAN - GND。
在许多实际应用中，设计者常常直接将每个节点的参考地连接到本地的大地，作为信号的返回地。这种看似正常可靠的做法，实际上存在极大的隐患。信号地（CAN - GND）的正确接法主要分为以下两种情况：
- 单屏蔽层线缆：如果线缆是单屏蔽层，信号地的理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接起来，使其起到参考地的作用。然而，如果缺少信号地线，也可以将所有节点信号地都连接到屏蔽层，但这样的屏蔽效果相对较差。
图 2 带有屏蔽层双绞线
图 3 含信号地线双绞线连接方式
图 4 信号地与屏蔽层连接方式 - 双屏蔽层线缆：当使用双层屏蔽电缆时，需要将所有节点信号地连接到内屏蔽层。若使用非屏蔽线进行数据传输时，请保持信号地管脚悬空处理。
图 5 双屏蔽层信号地处理方式
需要注意的是，所有节点信号地接到屏蔽层或者双屏蔽层的内层后，屏蔽层处理方式应为单点接地，不可多点接地，否则会在信号地线上形成地环流，导致信号干扰。另外，单点接地时为了加大供电地和信号地之间的隔离电阻，阻止共地阻抗电路耦合产生的电磁干扰，应采用隔离浮地设计，通过阻容方式将屏蔽层与外壳隔离。如果未进行单点接地处理，报文很可能会受到电磁干扰，如图 6 所示。
图 6 未进行单点接地处理的报文受到电磁干扰
在电子设计中，正确处理信号地（CAN - GND）对于保证 CAN 总线的稳定运行至关重要。通过合理定位干扰原因、采取有效的消除延时误差方法以及正确连接信号地，能够提高电子设备的可靠性和稳定性，减少故障的发生。同时，随着电子技术的不断发展，对于信号地处理的研究也在不断深入，未来可能会有更多更先进的方法和技术出现，为电子设计带来更好的解决方案。
