Принцип схемы интерфейса шины CANopen и соображения проектирования
CAN-шина - это сеть последовательной связи, которая эффективно поддерживает распределенное управление и управление в реальном времени. Он широко используется в области автоматического управления для его высокой производительности и высокой надежности. Чтобы улучшить возможности системы и увеличить расстояние связи, Philips 82C250 используется в практических приложениях в качестве интерфейса между контроллером CAN и физической шиной, то есть CAN-трансивером для повышения дифференциальной передачи шины и МОЖЕТ контролировать. Возможность дифференциального приема устройства. Для дальнейшего усиления противоинтерференционной способности часто устанавливается схема оптоизоляции между контроллером CAN и приемопередатчиком. Схема типичной схемы шины CAN показана на рисунке 1.
Рис.1 Типичная схема схемы интерфейса шины CAN
1 Основные проблемы в проектировании схем интерфейса
1.1 Схема оптической изоляции
Хотя оптоизолированная схема может повысить противоинтерференционную способность системы, она также увеличит время задержки передачи эффективного сигнала петли CAN-шины, что приведет к уменьшению скорости связи или расстояния. 82C250 и другие модели CAN-трансиверов способны к мгновенному помехоустойчивости, снижению радиочастотных помех (RFI) и тепловой защите. Схемы ограничения тока также обеспечивают дополнительную защиту шины. Поэтому, если дальность передачи поля коротка и электромагнитные помехи малы, оптическая изоляция может не быть принята, чтобы система могла достичь максимальной скорости связи или расстояния, а схема интерфейса может быть упрощена. Если для полевой среды требуется оптическая изоляция, следует использовать высокоскоростные оптоизоляторы, чтобы уменьшить время задержки распространения сигнала эффективной шины CAN. Например, высокоскоростной оптрон 6N137 имеет короткую задержку распространения 48 нс, которая близка к схеме TTL. Уровень задержки.
1.2 Изоляция блока питания
Блок питания Vdd и Vcc, используемый с обеих сторон оптоэлектронного изолирующего устройства, должен быть полностью изолирован. В противном случае оптоэлектронная изоляция потеряет свою функцию. Выделение источника питания может быть обеспечено блоком изоляции источника питания постоянного тока с низким энергопотреблением, например, 5 В с двойным изолированным блоком постоянного тока с низким энергопотреблением с стандартным выводом DIP-14.
1.3. Удлинительный резистор
Входной терминал TXD передачи данных CAN-приемопередатчика 82C250 на фиг. 1 подключен к выходному выводу OUT фотопары 6N137. Обратите внимание, что TXD необходимо одновременно подключать к нагрузочному резистору R3. С одной стороны, R3 гарантирует, что фототранзистор в 6N137 выводит низкий уровень при его включении и выдает высокий уровень, когда он выключен. С другой стороны, это также требование шины CAN. В частности, состояние TXD-терминала 82C250 определяет состояние входных / выходных клемм CAN / CANL с высоким и низким CAN-потенциалом (см. Таблицу 1). Спецификация шины CAN заявляет, что шина должна быть рецессивной во время периодов простоя. То есть состояние узлов по умолчанию в сети CAN является рецессивным. Это требует, чтобы состояние по умолчанию TXD-стороны 82C25O было логическим 1 (высокий уровень). По этой причине через R3 должно быть обеспечено, чтобы статус TXD-терминала был логическим 1 (высокий уровень), когда данные не передаются или возникает ненормальное состояние.
| Статус TXD | Уровень CANH (V) | Уровень CANL (V) | Состояние шины CAN |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Рецессивный (логический 1) |
| 0 | 3,5 | 1,5 | Доминирующий (логический 0) |
1.4 Согласование импеданса шины
К концу шины CAN необходимо подключить два резистора 120 Ом. Они играют важную роль в согласовании импеданса шины и не могут быть опущены. В противном случае надежность и антиинтерференция передачи данных по шине будут значительно уменьшены, и даже связь может быть невозможна.
1.5 Другие меры по борьбе с помехами
Чтобы улучшить помехоустойчивость интерфейсной схемы, рассмотрите следующие меры:
(1) Подключите два небольших конденсатора на 30 пФ параллельно между клеммами CANH и CANL 82C25O и заземлением для фильтрации высокочастотных помех на шине и предотвращения электромагнитного излучения.
(2) Подключите резистор 5 Ом последовательно между клеммами CANH и CANL 82C250 и шиной CAN для ограничения тока и защиты 82C250 от сверхтока.
(3) Добавьте конденсатор развязки 100 нФ между клеммой источника питания 82C25O, 6N137 и другими интегральными схемами и землей для уменьшения помех.
2. Заключение
Интерфейсная схема является важной частью сети CAN-шины. Его надежность и безопасность напрямую влияют на работу всей сети связи. В этой статье кратко изложены некоторые ключевые проблемы, которые следует учитывать при разработке схем интерфейса CAN. Только, хватая ключ в дизайне, мы можем улучшить качество и производительность нескольких интерфейсных цепей и обеспечить надежную и надежную работу сети CAN-шин.