CANopen Bus Interface Circuit Principle og Design Notice

CANopen bus interface kredsløb princip og design overvejelser

CAN-bus er et serielt kommunikationsnetværk, der effektivt understøtter distribueret kontrol og realtidsstyring. Det har været meget udbredt inden for automatikstyring for høj ydeevne og høj pålidelighed. For at forbedre systemets drevkapacitet og øge kommunikationsafstanden bruges Philips 82C250 til praktiske anvendelser som grænsefladen mellem CAN-controlleren og den fysiske bus, det vil sige CAN-transceiveren for at forbedre busens differentialtransmissionskapacitet og CAN kontrol. Apparatets differentielle modtagelsesevne. For yderligere at forbedre anti-interferensevnen etableres der ofte et opto-isoleringskredsløb mellem CAN-controlleren og transceiveren. Det typiske CAN bus-interface kredsløbsprincip er vist som i figur 1.

Fig. 1 Typisk CAN bus-grænseflade Kredsprincip Tegning

1 Nøgleproblemer i Interface Circuit Design

1.1 Optisk isoleringskreds

Selvom det opto-isolerede kredsløb kan forbedre systemets antiinterferensevne, vil det også øge transmissionsforsinkelsestiden for CAN-busets effektive sløjfe signal, hvilket resulterer i en reduktion af kommunikationshastigheden eller afstanden. 82C250 og andre modeller af CAN-transceivere er i stand til øjeblikkelig immunitet, reduceret radiofrekvensinterferens (RFI) og termisk beskyttelse. Nuværende begrænsningskredsløb giver også yderligere busbeskyttelse. Hvis feltoverførselsafstanden er kort og elektromagnetisk interferens er lille, kan optisk isolering derfor ikke vedtages, så systemet kan nå den maksimale kommunikationshastighed eller afstand, og grænsefladskredsløbet kan forenkles. Hvis feltmiljøet kræver opto-isolering, skal højhastighedsoptoisolatorer anvendes til at reducere forsinkelsestidspunktet for CAN-bussen's effektive sløjfe signal. For eksempel har højhastighedsoptokopleren 6N137 en kort udbredelsesforsinkelse på 48 ns, som er tæt på TTL-kredsløbet. Niveauet af forsinkelsestidspunktet.

1.2 Strømforsyning

Strømforsyningen Vdd og Vcc, der anvendes på begge sider af den optoelektroniske isoleringsanordning, skal være fuldstændig isoleret. Ellers vil den optoelektroniske isolation miste sin korrekte funktion. Isolering af strømforsyningen kan opnås ved hjælp af et lav-effekt DC / DC-strømforsyningsisoleringsmodul, som f.eks. Et 5 V dual-isoleret DC / DC-modul med lavt DIP-14 standard-pinout.

1.3 Trækmotstand

Transmissionsdataindgangsterminalen TXD for CAN-transceiveren 82C250 i fig. 1 er forbundet til udgangsterminalen OUT af fotokoplederen 6N137. Bemærk, at TXD'en skal tilsluttes pull-up modstanden R3 samtidigt. På den ene side sikrer R3, at fototransistoren i 6N137 udsender et lavt niveau, når det er tændt, og udsender et højt niveau, når det er slukket. På den anden side er dette også et krav på CAN-bussen. Specifikt bestemmer statusen for 82C250's TXD-terminal status for de høje og lave CAN-spændingsindgangs- / udgangsterminaler CANH, CANL (se tabel 1). CAN-busspecifikationen angiver, at bussen skal være recessiv i tomgangstider. Det vil sige, at tilstanden af noderne i CAN-netværket er recessiv. Dette kræver, at standardtilstanden for TXD-siden af 82C25O er logik 1 (højt niveau). Af denne grund skal det sikres gennem R3, at TXD-terminals status er logisk 1 (højniveau), når der ikke transmitteres data eller en unormal tilstand opstår.

1.4 Busimpedansmatchning

To 120Ω modstande skal tilsluttes til slutningen af CAN-bussen. De spiller en vigtig rolle i forbindelse med busimpedans og kan ikke udelades. Ellers vil pålideligheden og anti-interferensen af busdatakommunikationen blive reduceret betydeligt, og det vil ikke være muligt at kommunikere med det.

1.5 Andre anti-fastgørelsesforanstaltninger

For at forbedre interferenskredsløbets interferensimmunitet overveje følgende foranstaltninger:

(1) Tilslut to 30 pF små kondensatorer parallelt mellem CANH- og CANL-terminalerne på 82C25O og jorden for at filtrere højfrekvent interferens på bussen og forhindre elektromagnetisk stråling.

(2) Tilslut en 5Ω modstand i serie mellem CANH- og CANL-terminalerne på 82C250 og CAN-bussen for at begrænse strømmen og beskytte 82C250 fra overstrøm.

(3) Tilsæt en 100 nF afkoblingskondensator mellem strømforsyningsterminalen på 82C25O, 6N137 og andre integrerede kredsløb og jorden for at reducere interferens.

2. Konklusion

Interface-kredsløbet er en vigtig del af CAN-busnetværket. Dens pålidelighed og sikkerhed har direkte indflydelse på driften af hele kommunikationsnetværket. Denne artikel opsummerer flere nøgleproblemer, som bør noteres i udformningen af CAN-grænsefladskredsløb. Kun ved at gribe nøglen i designet kan vi forbedre kvaliteten og ydeevnen af flere grænsefladskredse og sikre, at CAN-busnetværket fungerer sikkert og pålideligt.