CAN是控制器局域網絡（Controller Area Network，CAN）的簡稱，目前已經成為車載控制器的必備接口和標準協議，目前有著廣泛的應用。由於CAN這個主題的涉及範圍比較多，我們僅僅對物理層展開討論。
CAN總線的物理層是將車載控制器連接至總線的驅動電路。物理層定義了物理數據在總線上各節點間的傳輸過程，主要是連接介質、線路電氣特性、數據的編碼/解碼、位定時和同步的實施標準。BOSCH CAN基本上沒有對物理層進行定義，但基於CAN的ISO標準對物理層進行了定義，設計車載控制器的CAN電路時，物理層電路具有很大的選擇餘地。
物理層主要取決於傳輸速度的要求。從物理結構上看，CAN的物理層可分為三層，分別是物理信號層（Physical Layer Signaling，PLS）、物理介質附件（Physical Media Attachment，PMA）層和介質從屬接口（Media Dependent Interface，MDI）層。其中PLS連同數據鏈路層功能由CAN控制器完成，PMA層功能由CAN收發器完成，MDI層定義了電纜和連接器的特性。PMA和MDI兩層有很多不同的國際或行業標準，比較流行的是ISO11898協議定義的高速CAN發送/接收器標準，但也可自行定義，這就使得不同零部件供應商電路在物理層接口上都各不相同。
正因為如此，如何設計符合整車廠要求的物理層接口電路，從而能夠通過整車廠的設計評審及工程驗收，就成為需要討論的一個重要主題。
本文討論三種CAN物理層接口電路的設計：
（1）帶有齊納二極管的CAN物理層接口；
（2）帶有壓敏電阻器的CAN物理層接口；
（3）帶有濾波器的CAN物理層接口（Filter Termination）。
圖1：帶有齊納二極管的CAN物理層接口。
（1）帶有齊納二極管的CAN物理層接口
從圖1可以看到，帶有齊納二極管的CAN物理層接口可以劃分成三個元件功能區域，分別是終端元件、可選元件和ESD元件。終端元件中包含R1、R2和C4，可選元件是0W的電阻，ESD元件包含C2、C3、Z1和Z2。下面就詳細介紹每一個元器件的作用（見表1）和設計注意事項。
表1：帶有齊納二極管的CAN物理層接口的元器件的作用。
下面來介紹設計注意事項：
C1（VCC）：在這裡，C1有兩種可能的放置位置，如果是在控制器內部的C1，只需要滿足容量³90nF，電壓³16V耐壓等級就可以。
C1（VBAT）：如果是第二種情況，即這裡是一顆SBC（系統基礎芯片），則是有更高的選型要求。容量³90nF±10%，電壓³100V耐壓，注意這時候C1的電容是直接接到電池的正端，需要採用滿足Flexisafe或者等效功能的電容來設計。
C2、C3：這兩個電容在這裡是作為ESD的防護電容來工作的。需要選擇容值在100pF±10%，額定工作電壓>50V的電容。還需要注意的是在PCB佈線的時候，C2、C3必須儘可能地靠近連接器（小於10mm），這樣才有更好的ESD保護效果。
Z1、Z2：這兩個齊納二極管同樣是作為ESD保護的作用。需要選用擊穿電壓在27V的齊納二極管，這樣才可以使外部的高電壓在經過齊納二極管到達CAN_H和CAN_L的PIN腳電壓時不至於擊穿CAN收發器。以TJA1054A（NXP公司）為例，數據手冊（見圖2）中顯示CAN_H和CAN_L的最大值耐受電壓為+40V，最小值耐受電壓為-27V，這也就是為何要用雙向的齊納二極管將外部電壓鉗位在±27V之間的原因。還需要注意的是在PCB佈線的時候，Z1、Z2必須儘可能靠近連接器（小於10mm），這樣才有更好的ESD保護效果。
圖2：TJA1054A（NXP公司）的數據手冊（部分）。
R1、R2：這兩個是CAN網絡的終端電阻，需要選擇±1%精度的電阻，並且要保證R1+R2=118–132W（包括容差，這個值不同的整車廠有不同的要求，此處的值來自於Ford的需求標準），考慮到R1和R2會在最差情況下短路到電源和降等級設計的要求，需要將R1和R2的額定功率選為250mW。
C4：終端濾波容，用來濾除在終端電阻R1和R2上的耦合噪聲。此處選擇4.7nF±10%、50V的耐壓等級。
圖3：帶有壓敏電阻器的CAN物理層接口。
（2）帶有壓敏電阻器的CAN物理層接口
從圖3可以看到，帶有壓敏電阻器的CAN物理層接口可以劃分成三個元件功能區域，分別是終端元件、可選元件和ESD元件。終端元件中包含R1、R2和C4，可選元件是個0W的電阻，ESD元件包含V1和V2。下面就詳細介紹每一個元器件的作用（見
表2）和設計注意事項。
表2：帶有壓敏電阻器的CAN物理層接口元器件的作用。
下面來介紹設計注意事項：
C1（VCC）：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C1（VCC）的說明。
C1（VBAT）：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C1（VBAT）的說明。
V1、V2：這兩個壓敏電阻器是作為ESD保護作用。需要選用擊穿電壓在±27V的壓敏電阻器，這樣才可以使外部的高電壓在經過壓敏電阻器到達CAN_H和CAN_L的PIN腳電壓時不至於擊穿CAN收發器。同樣以TJA1054A為例，數據手冊（見圖2）中顯示CAN_H和CAN_L的最大值耐受電壓為+40V，最小值耐受電壓為-27V，壓敏電阻器將外部電壓鉗位在±27V之間。還需要注意的是在PCB佈線的時候，V1、V2必須儘可能靠近連接器（小於10mm），這樣才有更好的ESD保護效果。
R1、R2：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對R1、R2的說明。
C4：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C4的說明。
圖4：帶有濾波器的CAN物理層接口。
（3）帶有濾波器的CAN物理層接口
從圖4可以看到，帶有濾波器的CAN物理層接口可以劃分成兩個元件功能區域，分別是終端元件和ESD元件（這個與帶有齊納二極管和帶有壓敏電阻器的接口電路有所不同）。終端元件中包含C2、C3和R1，ESD元件包含C4、C5、Z1和Z2。但目前此類CAN物理層接口不是很常見。下面就詳細介紹每一個元器件的作用（見表3）和設計注意事項。
表3：帶有濾波器的CAN物理層接口的元器件的作用。
下面來介紹設計注意事項：
C1（VCC）：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C1（VCC）的說明。
C1（VBAT）：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C1（VBAT）的說明。
C2、C3：注意此處的電容為終端電容，不是ESD電容。需要選用220pF±10%，耐壓等級>50V的器件。
C4、C5：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對C2，C3的說明。
R1：注意此處只用了一個終端電阻，其取值範圍在59~66W之間（包括容差，這個值不同的整車廠有不同的要求，此處的值來自於Ford的需求標準），考慮到R1會在最差情況下短路到電源和降等級設計的要求，需要將R1的額定功率選為250mW。
Z1、Z2：參照第（1）部分帶有齊納二極管的CAN物理層接口對Z1、Z2的說明。
綜上所述，除了以上的設計需求，還有以下的一些注意事項（並不區分先後順序和優先級）在設計中必須同等對待。
● CAN收發器的佈局位置必須儘可能地靠近車載控制器的連接器，其他的IC不允許放置在CAN收發器的附近。
● CAN收發器的地，以及輸入電容、齊納二極管和壓敏電阻器的地都應該和車載控制器共地。
● C1電容必須儘可能地靠近CAN收發器的電源腳（VCC/VBAT）。
● C1、C2、C3和C4必須是MLCC電容或等效的器件。
● R1和R2必須用單個電阻來滿足阻值以及容差的要求，不允許用多個串聯的方式來滿足阻值的要求。
● CAN_H/CAN_L的引腳到達車載控制器的連接器必須儘可能地短而且保持平行（side-by-side），可靠的佈線規則是讓CAN_H/CAN_L、TXD和RXD保持在PCB的同一層。
● 所有ESD電容必須儘可能地靠近車載控制器的連接器。
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