CAN（Controller Area Network）是一种串行通讯协议总线，特别适用于实时应用，它凭借双绞线实现信号传输，已成为全球应用最广泛的现场总线之一。尤其在汽车领域，CAN协议被广泛应用，连接并协调各种汽车元件，成功替代了传统昂贵且笨重的配电线束。

1.双绞线概述

在CAN总线的组网和布线过程中，通常推荐使用屏蔽双绞线。双绞线是由两条相互绝缘的导线按特定规格绞合而成，它的主要优势在于能够有效抵御外界电磁干扰，并降低自身信号对外界的干扰。这种设计使得双绞线既能避免外部噪声的侵入，又能减少对其他线路的影响。

双绞线的工作原理在于，当两根导线绞合在一起时，外部干扰信号对这两根导线的影响是一致的，这种干扰信号被称为共模信号。在接收信号的差分电路中，共模信号可以被消除，从而提取出有用的差模信号。此外，双绞线内部的差分电路采用减法原理，使得同相干扰信号相互抵消，而反相的有用信号得到增强。

虽然理论上干扰信号可以被完全消除，有用信号加倍，但在实际应用中，由于各种因素的影响，效果可能会有所差异。为了进一步提高抗干扰能力，双绞线中的不同线对采用了不同的扭绞长度，并且相邻线对的扭绞长度控制在一定范围内。这种设计使得双绞线在传输信号时，能够更好地抑制外部干扰，确保信号的稳定性和可靠性。

综上所述，CAN总线采用双绞线布局的原因在于其出色的抗干扰能力和信号稳定性。通过绞合两条导线并利用差分电路消除共模信号，双绞线能够确保CAN总线在各种环境下都能稳定、可靠地传输数据。

2.双绞线的种类及其优势

双绞线作为CAN总线中的重要组成部分，其种类繁多，每种类型都有其特定的应用场景和优势。以下是常见的双绞线类型及其主要特点：

一类线：主要用于早期的语音传输，不同于现代的数据传输需求。

二类线：传输频率为1MHZ，适用于语音传输和低速数据传输，常见于旧的令牌网。

三类线：在ANSI和EIA/TIA568标准中指定，传输频率16MHz，适用于10BASE-T网络，满足早期以太网的需求。

四类线：传输频率为20MHz，用于令牌局域网和10BASE-T/100BASE-T网络，提供更高的数据传输速率。

五类线：增加绕线密度，提高绝缘质量，传输率为100MHz，广泛用于100BASE-T和10BASE-T以太网。其稳定性与性能使其成为以太网中最常用的电缆。

超五类线：在五类线的基础上进一步提升性能，具有衰减小、串扰少的特点，特别适用于千兆位以太网（1000Mbps）。

六类线：传输频率高达1MHz～250MHz，提供超过超五类两倍的带宽，性能卓越，最适用于高速网络应用，如传输速率高于1Gbps的场景。

除了上述的传输性能差异，双绞线还分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种类型。UTP价格相对较低，安装方便，而STP则通过外层铝箔包裹来减少辐射，虽然价格稍高且安装稍难，但在对电磁干扰要求较高的环境中具有明显优势。

综上所述，双绞线因其种类繁多、性能各异，能够满足不同网络应用的需求。从早期的语音传输到现代的高速以太网，双绞线始终发挥着关键作用，确保数据的稳定、高效传输。在选择双绞线时，应根据具体的网络需求和应用场景进行考虑，以达到最佳的传输效果。

3.CAN与双绞线结合

控制器局域网总线（CAN）是一种广泛应用于实时通信的串行协议总线，尤其在汽车领域发挥着至关重要的作用。它替代了传统昂贵且笨重的配电线束，为各种汽车元件之间的高效通信提供了可能。然而，当CAN总线应用于新能源汽车时，面对电磁环境复杂且干扰严重的挑战，如何确保通信的稳定性和可靠性成为工程师们关注的焦点。

在这个背景下，双绞线成为解决CAN总线干扰问题的理想选择。CAN接口采用差分信号传输方式，这种方式利用CANH和CANL两根信号线进行互补信号的传递。接收电路仅对两根信号线的信号差值进行识别，从而大大增强了抗干扰能力。在理想状态下，CAN总线的波形表现出稳定且清晰的特性。

当总线受到干扰时，干扰信号通常以共模的形式存在，这意味着两根总线会同时受到影响。然而，由于差分信号传输的特性，差分电压并不会受到干扰的影响，从而确保了数据的准确传输。这一优势使得双绞线在CAN总线通信中发挥着举足轻重的作用。

然而，仅仅采用差分传输方式并不足以完全消除干扰问题。由于CAN总线常用于远距离通信，线缆长度的增加会导致各种干扰通过线缆耦合到总线上，增加了通信异常的风险。因此，在CAN总线应用中，我们一般推荐使用双绞线，以确保通信的稳定性和可靠性。

综上所述，CAN与双绞线的结合为实时通信提供了强大的支持，特别是在电磁环境复杂的场景下。通过差分信号传输和双绞线的应用，我们可以有效地解决干扰问题，确保CAN总线通信的稳定性和可靠性。