網絡拓撲(Network Topology)結構是指用傳輸介質互連各種設備的物理布局。指構成網絡的成員間特定的物理的即真實的、或者邏輯的即虛擬的排列方式。如果兩個網絡的連接結構相同我們就說它們的網絡拓撲相同，盡管它們各自內部的物理接線、節點間距離可能會有不同。

隨著CAN總線的應用越來越廣泛，在不同的情況下，如何選擇合適的拓撲形式，是一個比較困難的問題，這里介紹主流的幾種總線拓撲方式，針對其特點及優缺點進行分析，讀者可以根據自己開發的需要選擇相應的拓撲形式。

/ 直線型拓撲 /

直線型拓撲也叫總線型拓撲，如圖1所示，所有的節點都接到同一總線上，總線上任意節點發送信息，其他節點都能正常接收。

圖1 直線型拓撲

它的優勢包括：

布線施工簡單；

阻抗匹配固定規則（首尾各1個120歐電阻匹配）；

接線操作簡單方便；

直線型拓撲的缺點。

如果節點數較多，總線線纜變長，會影響總線傳輸；
支線長度不能過長。

/ 星型拓撲 /

星型結構是指各工作站以星型方式連接成網。網絡有中央節點，其他節點（工作站、服務器）都與中央節點直接相連，這種結構以中央節點為中心，因此又稱為集中式網絡。它具有如下特點：結構簡單，便于管理；控制簡單，便于建網；網絡延遲時間較小，傳輸誤差較低。但缺點也是明顯的：成本高、可靠性較低、資源共享能力也較差。

圖2 星型拓撲

如圖2所示，圖中每個分支長度基本相等，在完全等長情況下，可不使用集線器設備，調整終端電阻即可實現組網（R=n×60歐姆；R：每個分支的終端電阻；n：分支數量）。
如果各分支線路長度不同，就需要使用集線器對通訊進行控制，保證數據的穩定傳輸。

這種拓撲方式的優點是：

在進行節點擴展時較為方便；

可以縮減總線應用場景的使用面積。

然而這種拓撲方式的缺點也很明顯，例如：

中央設備失敗會導致網絡癱瘓；

分支不等長時阻抗匹配復雜;

還需要增加集線器進行網絡拓撲分割。

/ 樹狀拓撲 /

拓撲的特點是分支較長并且長度不同，如圖3所示，可以看到由于各支線長度不同阻抗匹配困難，常使用集線器和中繼器進行分支。這些設備每路都具備獨立的CAN控制器，所以可以將每段形成獨立的直線拓撲，方便施工。樹型結構是分級的集中控制式網絡，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節點易于擴充，尋找路徑比較方便，但除了葉節點及其相連的線路外，任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。

圖3 樹狀拓撲

這種拓撲方式的優點是：

布線施工方便；

最大限度縮短布線距離。

然而這種拓撲方式的缺點是：

網絡拓撲復雜，施工人員無法進行阻抗匹配；

須增加集線器或者中繼器進行網絡拓撲分割。

圖4 樹狀拓撲應用

如圖4所示，就是一個樹狀拓撲的應用模型，由于總體傳輸距離過長，所以每隔五公里左右就要加一個中繼器，保證信號的傳輸質量，在各個子網節點通過CANbridge連接，子網中的各節點數據通過CANbridge進行收發與過濾，這樣就完成了整體網絡的組網。

/ 環形拓撲 /

環型結構由網絡中若干節點通過點到點的鏈路首尾相連形成一個閉合的環，這種結構使公共傳輸電纜組成環型連接，數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點。

圖5 環形拓撲

環形拓撲是將CAN總線首尾相接，形成環狀，保證線纜任意位置斷開，依然可以保證通訊。如圖5所以，可以看到由于是環狀結構，所以在終端電阻匹配方面采用分布式匹配方法，保證總體阻抗為60歐姆。

這種拓撲方式的優點是：在線纜任意位置斷開后，總線依然可以通訊。

缺點為：斷線后，信號反射嚴重，無法應用于高波特率和遠距離場合。

/ 總結 /

如表1所示是對于這四種主流的拓撲方式的總結，在選擇網絡布局時，可以根據不同拓撲方式的優缺點來進行取舍，在不同的情形下，針對總線開發的目標及形式，選擇合理的總線拓撲形式，較好的完成總線拓撲形式的選擇。