El cableado fiable de CAN bus es una disciplina de capa física regida por tres restricciones estrictas: topología, longitud de stub y ubicación de la terminación:
Puntos Clave
- CAN utiliza exclusivamente un bus lineal (daisy-chain): cada nodo se conecta a un único tronco en serie, y las configuraciones en estrella, árbol o anillo están prohibidas porque las reflexiones de las ramas corrompen el muestreo de bits.
- A 1 Mbit/s, la longitud de cada stub individual debe ser inferior a 0.3 m y la longitud total del bus inferior a aproximadamente 40 m; ambos límites se relajan a medida que disminuye la velocidad de bits.
- ISO 11898-2 requiere una resistencia de terminación de 120 Ω en cada extremo físico del bus: dos terminadores en total, nunca uno y nunca tres.
- Medir ~60 Ω entre CAN_H y CAN_L con la alimentación desconectada confirma la doble terminación correcta; ~120 Ω indica un terminador faltante y ~40 Ω indica uno adicional.
- Los mazos de cables personalizados para SAE J1939 y CANopen controlan la longitud del stub en la derivación del conector, manteniendo las caídas lo suficientemente cortas como para preservar la integridad de la señal a 500 kbit/s y superiores.
Regla general de ingeniería: coloque exactamente dos terminadores de 120 Ω en los dos extremos más alejados del tronco, mantenga cada stub por debajo de 0.3 m a 1 Mbit/s y extienda el tronco para llegar a un nodo en lugar de ramificarse desde él.
Por qué CAN Solo Tolera una Topología Lineal Daisy-Chain
CAN es un bus diferencial multidrop definido por ISO 11898-2 como un único tronco lineal. Cada nodo se conecta a ese tronco a través de un stub corto, o caída, en lugar de a través de su propia rama. El bus depende de que cada transceptor vea una forma de onda diferencial limpia dentro de un único tiempo de bit, incluso durante la arbitraje no destructivo, donde los estados dominante y recesivo deben estabilizarse en toda la longitud del cable.
Las topologías en estrella, árbol y anillo rompen esto. Cada unión es una discontinuidad de impedancia que lanza reflexiones de vuelta a lo largo del tronco, y esas reflexiones llegan a los puntos de muestreo como sobreimpulso, oscilación o flancos falsos. Por lo tanto, un segmento CAN de producción se construye como un único tronco de arnés de cable personalizado con derivaciones cortas y controladas a cada conector de nodo, no como un concentrador con radios que se extienden. Cuando una configuración en estrella es inevitable, se requiere un repetidor o concentrador CAN activo para re-terminar cada segmento.
Límites de Longitud de Stub y Velocidad de Bits
Un stub es la longitud no terminada de cable entre el bus principal (trunk) y un nodo. Dado que la impedancia nominal de 120 Ω del cable se interrumpe en el extremo abierto del stub, este se comporta como una discontinuidad de línea de transmisión: una porción de la señal se refleja, viaja de regreso al bus principal y se superpone a la forma de onda activa. Cuando el retardo de ida y vuelta a lo largo del stub se acerca a una fracción significativa del tiempo de subida de la señal, esa reflexión cae dentro de la ventana de muestreo y corrompe el bit.
Cuanto mayor sea la velocidad de bits, menor será el tiempo de bit y más corto será el stub tolerable. A 1 Mbit/s, el límite canónico es aproximadamente 0.3 m por stub, con una longitud acumulada de stub en todo el bus también limitada. El razonamiento detrás del objetivo de 120 Ω y cómo difiere del cable Ethernet de 100 Ω se cubre en nuestra guía sobre la impedancia característica del cable CAN bus. La siguiente tabla resume la guía ISO 11898-2 / CiA para velocidades de bits comunes.
| Velocidad de bits | Longitud máxima del bus (típica) | Stub individual máximo | Stub acumulado máximo |
|---|---|---|---|
| 1 Mbit/s | 40 m | 0.3 m | ~0.6 m |
| 500 kbit/s | 100 m | 0.6 m | ~1.5 m |
| 250 kbit/s | 250 m | 1.0 m | ~3 m |
| 125 kbit/s | 500 m | 1.5 m | ~6 m |
| 50 kbit/s | 1,000 m | 3 m | ~12 m |
Las cifras de longitud del bus están limitadas por el retardo de propagación y están bien establecidas; las tolerancias de stub para tasas más bajas son un escalado típico de la industria más que valores estándar fijos, por lo que trátelas como techos de diseño y manténgase bien dentro de ellos en construcciones sensibles a EMC.
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Colocación de la terminación — Dos resistencias de 120 Ω, nada más
ISO 11898-2 exige una terminación de 120 Ω en cada extremo físico del bus principal para igualar la impedancia del cable y absorber la señal para que no se refleje. Dos resistencias de 120 Ω en paralelo presentan 60 Ω al bus, razón por la cual un segmento apagado y correctamente terminado mide aproximadamente 60 Ω entre CAN_H y CAN_L. Una lectura cercana a 120 Ω significa que falta un terminador; una lectura cercana a 40 Ω significa que se ha añadido una tercera resistencia en algún lugar del bus.
Existen dos esquemas comunes. La terminación estándar coloca una única resistencia de 120 Ω en cada extremo. La terminación dividida divide cada terminador en dos resistencias de 60 Ω en serie, con un condensador —típicamente de 4.7 nF— a tierra en el punto medio, que desvía el ruido de modo común y reduce las emisiones radiadas en largas tiradas industriales.
| Esquema de Terminación | Configuración | Cuándo Usar | Comportamiento de Modo Común |
|---|---|---|---|
| Estándar | Una resistencia de 120 Ω en cada extremo del bus | Automoción y tiradas industriales cortas | Sin filtrado de modo común |
| Dividida | Dos resistencias de 60 Ω en serie en cada extremo, 4.7 nF a tierra en el punto medio | Tiradas largas y nodos sensibles a EMC | Filtra el ruido de modo común, reduce las emisiones |
Cableado CAN en la Práctica: Automoción, Maquinaria Pesada e Industrial
En vehículos ligeros, las redes de diagnóstico del tren motriz y OBD-II ejecutan CAN a 500 kbit/s sobre un par trenzado, y toda la red de ECUs se construye como un arnés de cables automotriz en cadena margarita con terminadores integrados en los dos módulos finales. SAE J1939 rige las redes de vehículos comerciales y de servicio pesado, históricamente a 250 kbit/s y a 500 kbit/s bajo J1939-14.
Equipos todoterreno y agrícolas añaden requisitos de sellado, por lo que las espinas dorsales J1939 comúnmente terminan en conectores Deutsch DT y DTM clasificados para vibración e ingreso; un arnés de cables Deutsch sellado mantiene el tronco continuo mientras se ramifican cortas extensiones a cada controlador.
En la planta de producción, CANopen (según CiA 301) y DeviceNet implementan la misma capa física a través de conectores M12 de 5 pines o DB9 según las asignaciones de pines de CiA 303, a menudo en cable de cadena portacables de flexión continua. Un arnés de cables industrial clasificado para cadena portacables debe mantener la disciplina de las extensiones a través de la sección de flexión, donde una caída larga o cambiante degradará la integridad de la señal más rápido que una instalación estática.
Preguntas Comunes Sobre el Cableado del Bus CAN
¿Cuál es la longitud máxima de extensión para CAN a 500 kbit/s?
A 500 kbit/s, mantenga cada ramal no terminado por debajo de aproximadamente 0.6 m y la longitud acumulada de los ramales por debajo de unos 1.5 m. Estos son límites de diseño derivados del tiempo de bit y el tiempo de subida de la señal, no límites estándar estrictos, por lo que siempre es más seguro que sean más cortos en buses ruidosos o largos.
¿Puede una resistencia de terminación CAN ir en medio del bus?
No: los dos terminadores de 120 Ω deben situarse en los dos extremos físicos del tronco, no en el medio. Un terminador a mitad de bus divide el cable en dos segmentos no terminados cuyos extremos abiertos reflejan señales, y añade una tercera resistencia en paralelo que reduce la impedancia del bus por debajo del valor adaptado.
¿Qué sucede si un bus CAN tiene tres terminadores?
Tres resistencias de 120 Ω en paralelo reducen la impedancia efectiva del bus a aproximadamente 40 Ω, lo que sobrecarga los transceptores y debilita el balance de tensión diferencial. El bus puede funcionar a bajas velocidades de bit, pero mostrará un aumento en los recuentos de errores a medida que aumente la velocidad o la temperatura.
¿Admite CAN topología en estrella o ramificada?
CAN está especificado solo para topología lineal en cadena; no se permiten diseños nativos en estrella o anillo. Una estrella solo es viable a través de un hub o repetidor CAN activo que re-termine y re-conduzca cada pata como un segmento terminado independiente.
¿Cómo se puede obtener un arnés CAN personalizado con longitudes de ramal controladas?
Un arnés CAN personalizado controla la longitud del ramal en la derivación del conector e integra los dos terminadores de 120 Ω en los nodos finales o conectores finales. Especifique la velocidad de bit, la longitud total del bus, el número y espaciado de nodos, la familia de conectores (Deutsch, M12 o DB9) y si se requiere terminación dividida, y el ensamblaje se puede validar según el presupuesto de ramales y longitud antes de la producción.
La fiabilidad de CAN se decide en el arnés, no en el firmware: un único tronco lineal, ramales por debajo del límite de velocidad de bit y exactamente dos terminadores de 120 Ω en los extremos físicos. Especifique correctamente estas tres restricciones y el bus tolerará el ruido, la vibración y la distancia; si falla alguna, los errores aparecerán como errores de bit intermitentes y difíciles de rastrear bajo carga.
About the Author
Michael Wang
Senior Technical Engineer
As the technical lead at TeleWire, Michael bridges the critical gap between complex engineering requirements and precision manufacturing. With deep expertise in Design for Manufacturing (DFM) and signal integrity, he oversees the technical validation of custom interconnect solutions for mission-critical automotive, industrial, and medical applications.
