CANopen buss gränssnitt krets princip och design överväganden
CAN-bussen är ett seriellt kommunikationsnät som effektivt stöder distribuerad kontroll och realtidskontroll. Den har använts i stor utsträckning inom automatikkontrollen för hög prestanda och hög tillförlitlighet. För att förbättra systemets drivfunktion och öka kommunikationsavståndet, används Philips 82C250 i praktiska tillämpningar som gränssnitt mellan CAN-styrenheten och den fysiska bussen, det vill säga CAN-transceivern för att förbättra bussens differentiella överföringsförmåga och CAN kontroll. Apparatens differentialupptagningskapacitet. För att ytterligare stärka förmågan att störa interferensen, ställs en opto-isoleringskrets ofta in mellan CAN-styrenheten och sändtagaren. Den typiska CAN-bussgränssnittskretsen principen visas som i figur 1.
Fig. 1 Typisk CAN-buss Gränssnitt Kretsprincip Teckning
1 Viktiga problem i gränssnittskonstruktion
1.1 Optisk isoleringskrets
Fastän den opto-isolerade kretsen kan förbättra systemets antiinterferensförmåga kommer den också att öka överföringsfördröjningstiden för CAN-bussens effektiva slingesignal, vilket resulterar i en minskning av kommunikationshastigheten eller avståndet. 82C250 och andra modeller av CAN-transceiverare kan omedelbar immunitet, reducerad radiofrekvensinterferens (RFI) och termiskt skydd. Nuvarande begränsningskretsar ger också extra bussskydd. Om fältöverföringsavståndet är kort och elektromagnetisk störning är liten kan optisk isolering därför inte antas så att systemet kan nå den maximala kommunikationshastigheten eller avståndet och gränssnittskretsen kan förenklas. Om fältmiljön kräver optoisolering, bör höghastighetsoptoisolatorer användas för att minska fördröjningstiden för CAN-bussens effektiva slingesignal. Till exempel har höghastighetsoptokopplaren 6N137 en kort förökningsfördröjning på 48 ns, vilket ligger nära TTL-kretsen. Nivån för fördröjningstiden.
1.2 Isolering av strömförsörjningen
Strömförsörjningen Vdd och Vcc som används på båda sidor av den optoelektroniska isoleringsanordningen måste vara helt isolerade. Annars kommer den optoelektroniska isoleringen att förlora sin korrekta funktion. Isoleringen av strömförsörjningen kan uppnås genom en isoleringsmodul med låg effekt DC / DC-strömförsörjning, till exempel en 5 V dual-isolerad DC / DC-modul med låg DIP-14 standardpipout.
1.3 Dragmotstånd
Sändningsdatainmatningsterminalen TXD hos CAN-transceivern 82C250 i FIG. 1 är ansluten till utgångsklämman OUT av fotokopplaren 6N137. Observera att TXD måste anslutas till dragmotståndet R3 samtidigt. Å ena sidan säkerställer R3 att fototransistorn i 6N137 matar ut en låg nivå när den är påslagen och matar ut en hög nivå när den är avstängd. Å andra sidan är detta också ett krav på CAN-bussen. Specifikt bestämmer statusen för 82C250s TXD-terminal status för de höga och låga CAN-spänningsingångarna / -kanalerna CANH, CANL (se tabell 1). CAN-buss specifikationen anger att bussen ska vara recessiv under tomgångstider. Det vill säga standardstatusen för noderna i CAN-nätverket är recessiv. Detta kräver att standardläget för TXD-sidan på 82C25O är logik 1 (hög nivå). Av detta skäl måste det säkerställas genom R3 att statusen för TXD-terminalen är logisk 1 (hög nivå) när ingen data överförs eller ett onormalt tillstånd uppstår.
| TXD-status | CANH nivå (V) | CANL nivå (V) | CAN Bus Status |
| 1 | 2,5 | 2,5 | Recessiv (logik 1) |
| 0 | 3,5 | 1,5 | Dominant (logik 0) |
1.4 Bussimpedansmatchning
Två 120Ω motstånd måste anslutas till CAN-bussens ände. De spelar en viktig roll vid matchning av bussimpedans och kan inte utelämnas. I annat fall kommer tillförlitligheten och störningen av bussdatakommunikationen att minska kraftigt, och det kan inte vara möjligt med en jämn kommunikation.
1.5 Andra anti-jammingsåtgärder
För att förbättra gränssnittskretsens interferensimmunitet överväga följande åtgärder:
(1) Anslut två 30 pF små kondensatorer parallellt mellan CANH- och CANL-terminalerna på 82C25O och marken för att filtrera bort högfrekventa störningar på bussen och förhindra elektromagnetisk strålning.
(2) Anslut ett 5Ω-motstånd i serie mellan CANH- och CANL-anslutningarna på 82C250 och CAN-bussen för att begränsa strömmen och skydda 82C250 från överströmmen.
(3) Lägg till en 100 nF avkopplingskondensator mellan nätuttaget på 82C25O, 6N137 och andra integrerade kretsar och marken för att minska störningen.
2. Slutsats
Gränssnittskretsen är en viktig del av CAN-bussnätet. Tillförlitligheten och säkerheten påverkar direkt driften av hela kommunikationsnätet. Denna artikel sammanfattar flera viktiga problem som bör noteras vid utformningen av CAN-gränssnittskretsar. Bara genom att ta nyckeln i designen kan vi förbättra kvaliteten och prestanda för flera gränssnittskretsar och se till att CAN-bussnätet fungerar säkert och pålitligt.