¿Por qué el bus CAN utiliza una resistencia de 120 ohmios como resistencia de terminación y no otro valor?

Debes estar familiarizado con Teoría de líneas de transmisión para entender la física más profunda en juega aquí. Dicho esto, aquí está la descripción general de alto nivel:

La importancia de la terminación para su sistema está determinada casi exclusivamente por la longitud de los cables del bus. Aquí la longitud se determina en términos de longitudes de onda. Si su bus es más corto que una longitud de onda superior a 10, la terminación es irrelevante (prácticamente) ya que hay mucho tiempo para que desaparezcan las reflexiones introducidas por una falta de coincidencia de impedancia.

La longitud definida en longitudes de onda es una unidad extraña en el primer encuentro. Para convertir a unidades estándar necesitas conocer la velocidad de la onda y su frecuencia. La velocidad es una función del medio por el que viaja y el entorno que rodea al medio. Por lo general, esto se puede estimar bastante bien a través de la constante dieléctrica del material y suponiendo que haya espacio libre alrededor de ese medio.

La frecuencia es un poco más interesante. Para las señales digitales (como las de CAN), le preocupa la frecuencia máxima en la señal digital. Eso está bien aproximado por f, max = 1 / (2 * Tr) donde Tr es el tiempo de subida (definido 30% -60% del nivel de voltaje final, de forma conservadora).

Por qué es 120 es simplemente una función del diseño limitado por el tamaño físico. No es específicamente importante qué valor escogieron dentro de un amplio rango (por ejemplo, podrían haber ido con 300 Ohmios). Sin embargo, todos los dispositivos en la red tienen que ajustarse a la impedancia del bus, por lo que una vez que se publicó el estándar CAN no puede haber más debate.

Aquí hay una referencia a la publicación (Gracias @MartinThompson).

Ese tipo de bus CAN está diseñado para ser implementado por un par de cables trenzados. La impedancia de la línea de transmisión de un par trenzado no especificado no es exacta, pero 120 estará cerca la mayor parte del tiempo para los cables relativamente grandes que se usan comúnmente para CAN.

Las resistencias también tienen otra función en CAN. Puede pensar en CAN como un bus de colector abierto implementado como un par diferencial. El total de 60 Ω es la combinación pasiva del bus CAN. Cuando nada está conduciendo el autobús, las dos líneas están en el mismo voltaje debido a los 60 entre ellos. Para conducir el bus al estado dominante, un nodo separa las líneas, aproximadamente 900 mV cada una, para un total de 1,8 V de señal diferencial. El autobús nunca es conducido activamente al estado recesivo, solo déjelo ir. Eso significa que la resistencia entre las líneas debe ser lo suficientemente baja para que las líneas vuelvan al estado inactivo en una fracción de un poco de tiempo.

Tenga en cuenta que el estándar CAN real no dice nada sobre la capa física, aparte de que debe tener estos estados dominantes y recesivos. Podría implementar un bus CAN como una línea de colector abierto de un solo extremo, por ejemplo. El bus diferencial en el que está pensando se usa comúnmente con CAN, y está incorporado en chips de controladores de bus de varios fabricantes, como el Microchip MCP2551 común.

CAN Bus es un bus diferencial. Cada par diferencial de cable es una línea de transmisión. Básicamente, la resistencia de terminación debe coincidir con la impedancia característica de la línea de transmisión para evitar la reflexión. El bus CAN tiene una impedancia nominal de línea característica de 120Ω. Debido a eso, estamos utilizando un valor de resistencia de terminación típico de 120Ω en cada extremo del bus.