CANopen-väyläliitäntäpiirin periaatetta ja suunnittelunäkökohtia
CAN-väylä on sarjaliikenneverkko, joka tukee tehokkaasti hajautettua ohjausta ja reaaliaikaista valvontaa. Sitä on käytetty laajalti automaattisen ohjauksen alalla sen suorituskyvyn ja luotettavuuden ansiosta. Järjestelmän käyttöominaisuuksien parantamiseksi ja viestintäetäisyyden lisäämiseksi käytännössä Philips 82C250 käytetään CAN-ohjaimen ja fyysisen väylän, eli CAN-lähetin-vastaanottimen, välisenä liitäntänä, jolla parannetaan väylän differentiaalinen siirto-ominaisuus ja CAN-ohjaus. Laitteen erilainen vastaanottokyky. Jotta estettäisiin häiriöitä vielä enemmän, CAN-ohjaimen ja lähetin-vastaanottimen välillä muodostetaan usein optoerotuspiiri. Tyypillinen CAN-väylän rajapintapiiri on esitetty kuviossa 1.
Kuva 1 Tyypillinen CAN-väyläliitäntäpiirin periaatteellinen piirustus
1 avainkysymykset liitäntäpiirin suunnittelussa
1.1 Optinen eristyspiiri
Vaikka optoeristetty piiri voi parantaa järjestelmän häiriövaikutuksia, se myös kasvattaa CAN-väylän tehokaspiirisignaalin lähetysviiveaikaa, mikä vähentää tiedonsiirtonopeutta tai etäisyyttä. 82C250 ja muut CAN-lähetinvastaanottimen mallit pystyvät hetkelliseen häiriönsietoon, vähentää radiotaajuista häiriötä (RFI) ja lämpösuojausta. Myös virranrajoituspiirit tarjoavat lisäväylän suojausta. Siksi, jos kenttälähetysetäisyys on lyhyt ja sähkömagneettiset häiriöt ovat pieniä, optista eristämistä ei välttämättä hyväksytä niin, että järjestelmä voi saavuttaa maksimaalisen tiedonsiirtonopeuden tai etäisyyden ja rajapintapiiriä voidaan yksinkertaistaa. Jos kenttäympäristö vaatii optoerotusta, suuren nopeuden optoerottimia tulisi käyttää vähentämään CAN-väylän tehokaspiirisignaalin etenemisviiveaikaa. Esimerkiksi suurten nopeuksien optoerotin 6N137 on 48 ns: n lyhyt etenemisviive, joka on lähellä TTL-piiriä. Viiveajan taso.
1.2 Virransyötön eristäminen
Optoelektronisen eristyslaitteen molemmilla puolilla käytettävä virtalähde Vdd ja Vcc on eristettävä kokonaan. Muutoin optoelektroninen eristys menettää asianmukai- sen tehtävänsä. Virransyötön eristäminen voidaan saada aikaan pienitehoisella DC / DC-virransyöttöerotusmoduulilla, kuten 5 V: n kaksoistorjunta-DC / DC-moduulilla, jossa on DIP-14-standardin pinoutti.
1.3 Vetovastus
Kuviossa 2 CAN-lähetin-vastaanotin 82C250 lähetysdatan tuloliitin TXD. 1 on liitetty valojohtimen 6N137 lähtöliittimeen OUT. Huomaa, että TXD on kytkettävä samanaikaisesti vetovoimaan R3. Toisaalta R3 varmistaa, että 6N137: ssä oleva valotransistori antaa alhaisen tason, kun se kytketään päälle ja antaa korkean tason, kun se on pois päältä. Toisaalta tämä on myös CAN-väylän vaatimus. Tarkemmin sanottuna 82C250: n TXD-päätelaitteen tila määrittää suuren ja matalan CAN-jännitteen tulo- / lähtöliitännät CANH, CANL (katso taulukko 1). CAN-väylän eritelmässä todetaan, että väylän on oltava epätyydyttävä joutokäynnin aikana. Toisin sanoen CAN-verkon solmujen oletustila on recessive. Tämä edellyttää, että 82C25O: n TXD-puolen oletustila on logiikka 1 (korkea taso). Tästä syystä R3: n on varmistettava, että TXD-päätteen tila on logiikka 1 (korkea taso), kun tietoja ei lähetetä tai epänormaali tila ilmenee.
| TXD-tila | CANH-taso (V) | CANL-taso (V) | CAN-väylän tila |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Recessive (logiikka 1) |
| 0 | 3.5 | 1,5 | Dominantti (logiikka 0) |
1.4 Bussien impedanssin sovitus
Kaksi 120 Ω-vastetta on kytkettävä CAN-väylän loppuun. Niillä on tärkeä rooli linjaimpedanssissa, eikä niitä voida jättää pois. Muussa tapauksessa väylätiedonsiirron luotettavuus ja häiriötön estäminen vähenee huomattavasti ja jopa viestintä ei välttämättä ole mahdollista.
1.5 Muut häiriötestit
Rajapintapiirin häiriönsietokyvyn parantamiseksi on otettava huomioon seuraavat toimenpiteet:
(1) Yhdistä kaksi 30 pF pienkondensaattoria rinnakkain 82C25O CANH- ja CANL-liittimien ja maan välillä suodattamalla väylän korkeataajuiset häiriöt ja estä sähkömagneettinen säteily.
(2) Yhdistä sarjaan 5Ω vastus 82C250 CANH- ja CANL-liittimien ja CAN-väylän välillä virran rajoittamiseksi ja 82C250: n suojaamiseksi ylikourista.
(3) Lisää 100 nF: n irrotuskondensaattori 82C25O: n, 6N137: n ja muiden integroitujen piireiden syöttöliitännän ja maan välille häiriöiden vähentämiseksi.
2. Päätelmä
Liitäntäpiiri on tärkeä osa CAN-väyläverkkoa. Sen luotettavuus ja turvallisuus vaikuttavat suoraan koko tietoliikenneverkon toimintaan. Tässä artikkelissa on yhteenveto useista avainkysymyksistä, jotka on huomattava CAN-rajapintojen suunnittelussa. Ainoastaan tarttumalla avaimeen suunnittelussa voimme parantaa useiden liitäntäpiirien laatua ja suorituskykyä ja varmistaa, että CAN-väyläverkko toimii turvallisesti ja luotettavasti.