Η αρχή του κυκλώματος διασύνδεσης διαύλου CANopen και οι σχεδιαστικές εκτιμήσεις
Το CAN bus είναι ένα σειριακό δίκτυο επικοινωνίας που υποστηρίζει αποτελεσματικά τον κατανεμημένο έλεγχο και τον έλεγχο σε πραγματικό χρόνο. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στον τομέα του αυτόματου ελέγχου για την υψηλή απόδοση και την υψηλή αξιοπιστία του. Προκειμένου να βελτιωθεί η ικανότητα οδήγησης του συστήματος και να αυξηθεί η απόσταση επικοινωνίας, η Philips 82C250 χρησιμοποιείται σε πρακτικές εφαρμογές ως διασύνδεση μεταξύ του ελεγκτή CAN και του φυσικού διαύλου, δηλαδή του πομποδέκτη CAN για την ενίσχυση της διαφορικής ικανότητας μετάδοσης του διαύλου Μπορεί να ελέγξει. Η διαφορική ικανότητα λήψης της συσκευής. Προκειμένου να ενισχυθεί περαιτέρω η ικανότητα παρεμβολής, συχνά ρυθμίζεται ένα κύκλωμα οπτο-απομόνωσης μεταξύ του ελεγκτή CAN και του πομποδέκτη. Η τυπική αρχή του κυκλώματος διασύνδεσης διαύλου CAN εμφανίζεται όπως στο σχήμα 1.
Εικόνα 1 Τυπικό κύκλωμα διασύνδεσης κυκλώματος διασύνδεσης CAN Σχέδιο
1 βασικά ζητήματα στο σχεδιασμό κυκλωμάτων διασύνδεσης
1.1 Οπτικό κύκλωμα απομόνωσης
Παρόλο που το οπτομονωμένο κύκλωμα μπορεί να ενισχύσει την ικανότητα παρεμβολής του συστήματος, θα αυξήσει επίσης το χρόνο καθυστέρησης μετάδοσης του σήματος αποτελεσματικού βρόχου του διαύλου CAN, με αποτέλεσμα τη μείωση του ρυθμού επικοινωνίας ή της απόστασης. Το 82C250 και άλλα μοντέλα πομποδεκτών CAN είναι ικανά για στιγμιαία ανοσία, μειωμένη παρεμβολή ραδιοσυχνοτήτων (RFI) και θερμική προστασία. Τα κυκλώματα περιορισμού ρεύματος παρέχουν επίσης πρόσθετη προστασία διαύλου. Επομένως, εάν η απόσταση μετάδοσης πεδίου είναι σύντομη και οι ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές είναι μικρές, η οπτική απομόνωση μπορεί να μην υιοθετηθεί έτσι ώστε το σύστημα να μπορεί να φτάσει στο μέγιστο ρυθμό επικοινωνίας ή την απόσταση και το κύκλωμα διασύνδεσης μπορεί να απλοποιηθεί. Εάν το περιβάλλον πεδίου απαιτεί οπτο-απομόνωση, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν οπτικοί αποζεύκτες υψηλής ταχύτητας για τη μείωση του χρόνου καθυστέρησης διάδοσης του αποτελεσματικού σήματος βρόχου του διαύλου CAN. Για παράδειγμα, ο μεγάλης ταχύτητας οπτικός συζεύκτης 6N137 έχει σύντομη καθυστέρηση διάδοσης 48 ns, η οποία είναι κοντά στο κύκλωμα TTL. Το επίπεδο καθυστέρησης.
1.2 Απομόνωση παροχής ρεύματος
Η παροχή ρεύματος Vdd και Vcc που χρησιμοποιούνται και στις δύο πλευρές της συσκευής οπτικοηλεκτρονικής απομόνωσης πρέπει να απομονωθεί πλήρως. Διαφορετικά, η οπτοηλεκτρονική απομόνωση θα χάσει τη σωστή λειτουργία της. Η απομόνωση της τροφοδοσίας μπορεί να επιτευχθεί με μια μονάδα απομόνωσης τροφοδοσίας ρεύματος χαμηλής ισχύος DC / DC, όπως μια μονάδα διπλής απομόνωσης χαμηλής ισχύος 5V DC / DC με DIP-14 standard pinout.
1.3 Αντίσταση έλξης
Ο ακροδέκτης εισόδου δεδομένων μετάδοσης TXD του πομποδέκτη 82C250 CAN στο ΣΧ. 1 συνδέεται στον ακροδέκτη εξόδου OUT του φωτοστοιχείου 6N137. Σημειώστε ότι το TXD πρέπει να είναι συνδεδεμένο ταυτόχρονα με την αντίσταση τραβήγματος R3. Από τη μία πλευρά, το R3 διασφαλίζει ότι ο φωτοτρανζίστης στο 6N137 εξέρχεται χαμηλό επίπεδο όταν είναι ενεργοποιημένος και εξάγει υψηλό επίπεδο όταν είναι απενεργοποιημένο. Από την άλλη πλευρά, αυτό είναι επίσης μια απαίτηση του CAN bus. Συγκεκριμένα, η κατάσταση του ακροδέκτη TXD του 82C250 καθορίζει την κατάσταση των τερματικών CANH, CANL υψηλής και χαμηλής τάσης CAN (βλέπε πίνακα 1). Η προδιαγραφή διαύλου CAN δηλώνει ότι ο δίαυλος πρέπει να είναι υπολειπόμενος κατά τη διάρκεια των περιόδων αναμονής. Δηλαδή, η προεπιλεγμένη κατάσταση των κόμβων στο δίκτυο CAN είναι υποχωρητική. Αυτό απαιτεί ότι η προεπιλεγμένη κατάσταση της πλευράς TXD του 82C25O είναι λογική 1 (υψηλό επίπεδο). Για το λόγο αυτό, πρέπει να διασφαλιστεί μέσω του R3 ότι η κατάσταση του τερματικού TXD είναι λογική 1 (υψηλό επίπεδο) όταν δεν μεταδίδονται δεδομένα ή εμφανίζεται μια μη φυσιολογική κατάσταση.
| Κατάσταση TXD | Επίπεδο CANH (V) | Επίπεδο CANL (V) | Κατάσταση διαύλου CAN |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Υπόλοιπο (λογική 1) |
| 0 | 3.5 | 1.5 | Κυρίαρχη (λογική 0) |
1,4 αντιστοίχιση παρεμβολών διαύλου
Δύο αντιστάσεις 120Ω πρέπει να συνδέονται στο άκρο του διαύλου CAN. Παίζουν σημαντικό ρόλο στην αντιστοίχιση της σύνθετης αντίστασης των λεωφορείων και δεν μπορούν να παραλειφθούν. Διαφορετικά, η αξιοπιστία και η παρεμπόδιση της επικοινωνίας δεδομένων διαύλου θα μειωθεί σημαντικά, και μάλιστα η επικοινωνία μπορεί να μην είναι δυνατή.
1.5 Άλλα μέτρα κατά του μπλοκαρίσματος
Για να βελτιώσετε την ασυλία παρεμβολών του κυκλώματος διασύνδεσης, λάβετε υπόψη τα ακόλουθα μέτρα:
(1) Συνδέστε δύο μικρούς πυκνωτές 30 pF παράλληλα μεταξύ των ακροδεκτών CANH και CANL του 82C25O και του εδάφους για να φιλτράρετε τις παρεμβολές υψηλής συχνότητας στον δίαυλο και να αποτρέψετε την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
(2) Συνδέστε εν σειρά αντίσταση 5Ω μεταξύ των ακροδεκτών CANH και CANL του 82C250 και του διαύλου CAN για να περιορίσετε το ρεύμα και να προστατέψετε το 82C250 από υπερένταση.
(3) Προσθέστε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης 100 nF μεταξύ του ακροδέκτη τροφοδοσίας ισχύος των 82C25O, 6N137 και άλλων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και του εδάφους για να μειώσετε τις παρεμβολές.
2. Συμπέρασμα
Το κύκλωμα διεπαφής είναι ένα σημαντικό μέρος του δικτύου διαύλου CAN. Η αξιοπιστία και η ασφάλεια της επηρεάζουν άμεσα τη λειτουργία ολόκληρου του δικτύου επικοινωνίας. Αυτό το άρθρο συνοψίζει αρκετά βασικά ζητήματα που πρέπει να σημειωθούν στο σχεδιασμό κυκλωμάτων διασύνδεσης CAN. Μόνο με την κατανόηση του κλειδιού στο σχεδιασμό μπορούμε να βελτιώσουμε την ποιότητα και την απόδοση των πολλαπλών κυκλωμάτων διασύνδεσης και να διασφαλίσουμε ότι το δίκτυο διαύλου CAN λειτουργεί με ασφάλεια και αξιοπιστία.