Obwód interfejsu magistrali CANopen i względy projektowe
Magistrala CAN to szeregowa sieć komunikacyjna, która skutecznie obsługuje kontrolę rozproszoną i sterowanie w czasie rzeczywistym. Jest szeroko stosowany w dziedzinie automatycznej kontroli ze względu na wysoką wydajność i wysoką niezawodność. Aby poprawić możliwości systemu i zwiększyć zasięg komunikacji, Philips 82C250 jest wykorzystywany w praktycznych aplikacjach jako interfejs między kontrolerem CAN a magistralą fizyczną, czyli nadajnikiem-odbiornikiem CAN, w celu zwiększenia zdolności transmisji różnicowej magistrali i Kontrola CAN. Różnorodność odbioru urządzenia. W celu dalszego zwiększenia zdolności przeciwzakłóceniowej, obwód optoizolacyjny jest często konfigurowany pomiędzy kontrolerem CAN a urządzeniem nadawczo-odbiorczym. Typową zasadę obwodu interfejsu magistrali CAN przedstawiono na rys. 1.
Rys.1 Typowy schemat obwodu interfejsu magistrali CAN
1 Kluczowe problemy w projektowaniu obwodu interfejsu
1.1 Optyczny obwód izolacyjny
Chociaż obwód izolowany optycznie może poprawić zdolność przeciwzakłóceniową systemu, zwiększy również czas opóźnienia transmisji efektywnego sygnału pętli magistrali CAN, powodując zmniejszenie szybkości komunikacji lub odległości. Modele 82C250 i inne modele nadajników-odbiorników CAN mają zdolność do natychmiastowej odporności, ograniczenia interferencji częstotliwości radiowych (RFI) i ochrony termicznej. Obwody ograniczające prąd zapewniają również dodatkową ochronę magistrali. Dlatego też, jeśli odległość transmisji pola jest mała i zakłócenia elektromagnetyczne są niewielkie, izolacja optyczna może nie zostać przyjęta, aby system mógł osiągnąć maksymalną szybkość komunikacji lub odległość, a obwód interfejsu można uprościć. Jeśli środowisko terenowe wymaga optoizolacji, należy zastosować szybkie optoizolatory w celu skrócenia czasu opóźnienia propagacji efektywnego sygnału pętli CAN. Na przykład, szybki transoptor 6N137 ma krótkie opóźnienie propagacji 48 ns, które jest bliskie obwodowi TTL. Poziom opóźnienia.
1.2 Izolacja zasilacza
Zasilacze Vdd i Vcc stosowane po obu stronach optoelektronicznego urządzenia izolującego muszą być całkowicie odizolowane. W przeciwnym razie izolacja optoelektroniczna utraci swoją właściwą funkcję. Izolację źródła zasilania można uzyskać za pomocą modułu izolującego zasilanie DC / DC małej mocy, takiego jak podwójnie izolowany moduł DC / DC o małej mocy i standardowym styku DIP-14.
1.3 Rezystor podciągający
Terminal TXD do transmisji danych z nadajnika-odbiornika CAN 82C250 na FIG. 1 jest podłączony do końcówki wyjściowej OUT z transoptora 6N137. Należy pamiętać, że TXD musi być jednocześnie podłączony do rezystora podwyższającego R3. Z jednej strony, R3 zapewnia, że fototranzystor w 6N137 będzie wydawał niski poziom, gdy jest włączony, i wyjdzie na wysokim poziomie, gdy jest wyłączony. Z drugiej strony jest to również wymagane przez magistralę CAN. W szczególności, status terminala TXD 82C250 określa stan końcówek wejścia / wyjścia CANH, CANL wysokiego i niskiego napięcia CAN (patrz tabela 1). Specyfikacja magistrali CAN określa, że magistrala powinna być recessive podczas okresów bezczynności. Oznacza to, że domyślny stan węzłów w sieci CAN jest recesywny. Wymaga to, aby domyślny stan strony TXD 82C25O był logiczny 1 (wysoki poziom). Z tego powodu, musi być zapewnione przez R3, że status terminala TXD jest logiczny 1 (wysoki poziom), gdy żadne dane nie są przesyłane lub występuje nienormalny stan.
| Status TXD | Poziom CANH (V) | Poziom CANL (V) | Status magistrali CAN |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Recessive (logika 1) |
| 0 | 3.5 | 1.5 | Dominująca (logika 0) |
1.4 Dopasowanie impedancji magistrali
Dwa rezystory 120 Ω muszą być podłączone do końca magistrali CAN. Odgrywają ważną rolę w dopasowywaniu impedancji autobusu i nie można ich pominąć. W przeciwnym razie niezawodność i zapobieganie zakłóceniom komunikacji danych magistrali zostanie znacznie zmniejszone, a nawet komunikacja może nie być możliwa.
1.5 Inne środki zapobiegające zakleszczeniom
Aby poprawić odporność na zakłócenia obwodu interfejsu, należy rozważyć następujące środki:
(1) Podłącz dwa małe kondensatory 30 pF równolegle między zaciskami CANH i CANL w urządzeniu 82C25O a masą, aby odfiltrować zakłócenia o wysokiej częstotliwości na magistrali i zapobiec promieniowaniu elektromagnetycznemu.
(2) Podłącz rezystor 5 Ω szeregowo między końcówkami CANH i CANL w 82C250 i magistrali CAN, aby ograniczyć prąd i zabezpieczyć 82C250 przed przetężeniem.
(3) Dodaj kondensator odsprzęgający 100 nF między końcówką zasilania 82C25O, 6N137 i innymi układami scalonymi a masą w celu zmniejszenia zakłóceń.
2. Wniosek
Obwód interfejsu jest ważną częścią sieci magistrali CAN. Jego niezawodność i bezpieczeństwo wpływa bezpośrednio na działanie całej sieci komunikacyjnej. W tym artykule podsumowano kilka kluczowych kwestii, które należy odnotować w projektowaniu obwodów interfejsu CAN. Tylko poprzez uchwycenie klucza w projekcie możemy poprawić jakość i wydajność wielu obwodów interfejsu i zapewnić, że sieć CAN bus działa bezpiecznie i niezawodnie.