挂在嘴边的CAN接“地”，你真的会了吗？

【前言】
 

搞总线的，都知道总线要接地，接哪个地，怎么接，很多人都是一头雾水，甚至有很多人都不清楚有几种地，而CAN总线以其高可靠性、实时性、灵活性以及严谨的数据处理机制等特点，在自动化行业得到广泛应用，但随着环境干扰以及节点数目的增加等对CAN总线的稳定性提出更高的要求，而面对电源地、信号地、屏蔽地、外壳地不同的接地方式又该如何处理呢？

【四种地】
 

通常人们一说到地，都会想到电源地，信号地，外壳地，却并不清楚屏蔽地，以下就是四种地的常见符号，大家可千万不要搞错了！
 

图1 标题四种接地符号

【电源地（GND）】
 

电源地概念：电源地也为供电地，是为保证供电电源形成完整的电流回路设置的供电地，即GND。

电源地处理：与单电源供电的负极相连。

以下为CAN收发器电源地（GND）接线：
 

图2 CAN收发器电源地（GND）接线

【信号地（CAN-GND）】
 

信号地概念：
 

信号地也称为隔离地，为使电子设备工作时有一个统一的参考电位，避免有害电磁场的干扰，使设备稳定可靠的工作，设备中的信号电路统一参考地，即CAN-GND；
 

信号地处理：
 

许多实际应用中，设计者常直接将每个节点的参考地接于本地的大地，作为信号的返回地，看似正常可靠的做法，却存在极大的隐患！
 

信号地（CAN-GND）正确的接法主要分为两种：
 

单屏蔽层线缆：如果线缆是单屏蔽层，信号地理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接，起到参考地的作用。但如果缺少信号地线，亦可将所有节点信号地都连接到屏蔽层，但这样屏蔽效果亦差强人意。
 

图 3 带有屏蔽层双绞线

图 4 含信号地线双绞线连接方式 

图 5 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 6 双屏蔽层信号地处理方式

所有节点信号地接到屏蔽层或者双屏蔽层的内层后，屏蔽层处理方式注意为单点接地，不可多点接地，否则会在信号地线上形成地环流。

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，注意采用隔离浮地设计，通过阻容方式将屏蔽层与外壳隔离。
 

图 7 未进行单点接地处理的报文受到电磁干扰

【屏蔽地（CAN-Shield）】
 

屏蔽地概念：
 

屏蔽地（CAN-Shield）也可理解为CAN屏蔽层，部分场合也标为FG。导体外部有导体包裹的导线叫屏蔽线，包裹的导体叫屏蔽层，一般为编织铜网或铜泊（铝），屏蔽层需要接地处理，保证外来的干扰信号可被该层导入大地。
 

图8 单屏蔽层和双屏蔽层电缆剖析

屏蔽地处理：
 

当使用双层屏蔽电缆时，CAN-Shield连接到外屏蔽层和DB9连接器的屏蔽壳。并且，使用DB9针式连接器时外屏蔽层会被连接到pin 5以保证当使用没有屏蔽连接的连接器时，可靠的接地。
 

多节点总线同样要求屏蔽地采用单点接地，防止形成回路，并且为浮地设计。
 

如下图9所示处理方式，CTM1051模块3脚为屏蔽地，5脚为信号地。
 

图9 双屏蔽层线中信号地、屏蔽地处理方式

【外壳地】 
 

外壳地概念：
 

静电的电荷集聚在物体的表面，一旦遇到可以释放的回路就可以形成电流。有时候产生的电压非常高，特别是在干燥的环境里。电子产品的外壳地就是用来快速地将电荷释放到大地。
 

外壳地处理：
 

外壳接地既是对人体安全的保护，也是防干扰的一种手段，因为一般情况下机壳是金属的，是非常好的屏蔽体，绝大部分辐射干扰都可以阻挡在机壳之外。通过地线引入的干扰（也叫共阻抗干扰），处理方法一般采用地线隔离技术，在外壳接地时接入阻抗，加入滤波等。

图10 信号地、屏蔽地、外壳接地连接推荐电路

【结尾的话】
 

不看不知道，原来接地有这么多的讲究，接地原来如此重要，以后再进行总线设计，还敢不接地吗？