CAN匯流排以其高可靠性、即時性、靈活性以及嚴謹的數據處理機制等特點，在工業現場和汽車行業得到廣泛應用，但隨著環境干擾以及節點數目增加，應用對CAN匯流排的穩定性要求正在不斷更高。本文將剖析電源地、訊號地、屏蔽地、外殼地的接地技巧，給應用設計人員做為參考。圖1分別是電源地、訊號地、屏蔽地、大地四種不同地的常見符號。
電源接地(GND)
電源接地也稱為供電地，其功能是確保供電電源形成完整的電流迴路，也就是GND。電源地處理要與單電源供電的負極相連。圖2是CAN收發器電源接地(GND)接線。
訊號地(CAN-GND)
訊號地也稱為隔離地，在電子設備工作時，可提供一個統一的參考電位，避免有害電磁場的干擾，讓設備穩定可靠地運作。設備中的訊號電路統一參考地即CAN-GND。
在許多實際應用中，設計者常直接將每個節點的參考地接於本地的大地，作為訊號的返回地，這種看似正常可靠的做法，其實存在極大的風險。
訊號接地的正確接法主要分為兩種，一種是單屏蔽層線纜，另一種則是雙層屏蔽線纜。
如果使用單屏蔽層的線纜(圖3)，訊號地的理想接法是使用專門的訊號線，將所有節點訊號地連接，起到參考地的作用(圖4、圖5)。
若使用雙層屏蔽電纜時，需要將所有節點訊號連接到內屏蔽層，若使用非屏蔽線進行資料傳輸時，請保持訊號地腳懸空處理(圖6)。
另外，單點接地時，為加大供電地和訊號地之間的隔離電阻，阻止共地阻抗電路耦合產生的電磁干擾，應注意採用隔離浮地設計，透過阻容方式將屏蔽層與外殼隔離。圖7是未妥善進行單點接地處理，導致封包受到電磁干擾的情況。
屏蔽地(CAN-Shield)
屏蔽地(CAN-Shield)也可理解為CAN屏蔽層，有時會標示成FG。導體外部有導體包裹的導線叫屏蔽線，包裹的導體叫屏蔽層，一般為編織銅網或銅(鋁)箔。屏蔽層需要接地處理，才能保證外來的干擾訊號可被該層導入大地。圖8是單屏蔽層與雙屏蔽層導線的剖面圖。
當使用雙層屏蔽電纜時，CAN-Shield連接到外屏蔽層和DB9連接器的屏蔽殼。並且，使用DB9針式連接器時，外屏蔽層會被連接到pin 5，以確保使用沒有屏蔽連接的連接器時，可靠的接地。
多節點匯流排同樣要求屏蔽地採用單點接地，防止形成迴路，並且為浮地設計。如下圖9所示處理方式，CTM1051模組3腳為屏蔽地，5腳為訊號地。
外殼地
靜電的電荷集聚在物體的表面，一旦遇到可以釋放的迴路就可以形成電流。有時候產生的電壓非常高，特別是在乾燥的環境。電子產品的外殼地可以快速地將電荷釋放到大地。
外殼接地既是對人體安全的保護，也是防干擾的一種手段，因為一般情況下機殼是金屬的，是非常好的屏蔽體，絕大部分輻射干擾都可以阻擋在機殼之外。透過接地線引入的干擾(也稱為共阻抗干擾)，處理方法一般採用地線隔離技術，在外殼接地時接取阻抗，加入濾波等(圖10)。
隔離CAN收發器具有更高可靠度
如果設計工程師在對CAN匯流排進行偵錯時，偶爾會遇到通訊出錯，或接收不到數據，抑或是本來能正常使用的匯流排，突然出現大範圍的錯誤，或節點損壞時，可以考慮改用隔離CAN收發器(圖11)。
隔離收發器可將匯流排和控制電路進行電氣隔離，將高壓阻擋在控制系統之外，可有效確保操作人員的人身及系統安全。不僅如此，隔離可以抑制由接地電位差、接地迴路引起的各種共模干擾，確保匯流排在嚴重干擾和其它系統級雜訊存在的情況下不間斷、無錯誤運作。
(本文由ZLG致遠電子提供)
