Principio del circuito dell'interfaccia bus CANopen e avviso di progettazione

Principio del circuito di interfaccia del bus CANopen e considerazioni sulla progettazione

CAN bus è una rete di comunicazione seriale che supporta efficacemente il controllo distribuito e il controllo in tempo reale. È stato ampiamente utilizzato nel campo del controllo automatico per le sue elevate prestazioni e alta affidabilità. Per migliorare la capacità di guida del sistema e aumentare la distanza di comunicazione, Philips 82C250 viene utilizzato in applicazioni pratiche come interfaccia tra il controller CAN e il bus fisico, ovvero il ricetrasmettitore CAN per migliorare la capacità di trasmissione differenziale del bus e il Controllo CAN. La capacità di ricezione differenziale del dispositivo. Al fine di migliorare ulteriormente la capacità anti-interferenza, un circuito di optoisolamento viene spesso impostato tra il controller CAN e il ricetrasmettitore. Il tipico principio del circuito di interfaccia CAN bus è mostrato come in Fig. 1.

Fig.1 Disegno tipico del circuito dell'interfaccia bus CAN

1 problemi chiave nella progettazione di circuiti di interfaccia

1.1 Circuito di isolamento ottico

Sebbene il circuito optoisolato possa migliorare la capacità anti-interferenza del sistema, aumenterà anche il tempo di ritardo della trasmissione del segnale di loop effettivo del bus CAN, con conseguente riduzione della velocità di comunicazione o della distanza. L'82C250 e altri modelli di ricetrasmettitori CAN sono capaci di immunità istantanea, ridotta interferenza in radiofrequenza (RFI) e protezione termica. I circuiti limitatori di corrente forniscono inoltre una protezione aggiuntiva del bus. Pertanto, se la distanza di trasmissione del campo è breve e l'interferenza elettromagnetica è piccola, l'isolamento ottico potrebbe non essere adottato in modo che il sistema possa raggiungere la massima velocità o distanza di comunicazione e il circuito di interfaccia possa essere semplificato. Se l'ambiente di campo richiede l'optoisolamento, è necessario utilizzare opto-isolatori ad alta velocità per ridurre il tempo di ritardo di propagazione del segnale del loop effettivo del bus CAN. Ad esempio, il fotoaccoppiatore ad alta velocità 6N137 ha un breve ritardo di propagazione di 48 ns, che è vicino al circuito TTL. Il livello di ritardo.

1.2 Isolamento dell'alimentazione elettrica

L'alimentatore Vdd e Vcc utilizzati su entrambi i lati del dispositivo di isolamento optoelettronico devono essere completamente isolati. In caso contrario, l'isolamento optoelettronico perderà la sua funzione corretta. L'isolamento dell'alimentazione può essere ottenuto mediante un modulo di isolamento dell'alimentatore CC / CC a bassa potenza, ad esempio un modulo CC / CC a bassa potenza a doppio isolamento da 5 V con piedinatura standard DIP-14.

1.3 Resistenza pull-up

Il terminale di trasmissione dati di trasmissione TXD del ricetrasmettitore CAN 82C250 in FIG. 1 è collegato al terminale di uscita OUT del fotoaccoppiatore 6N137. Si noti che il TXD deve essere collegato contemporaneamente al resistore di pull-up R3. Da un lato, R3 assicura che il fototransistor nel 6N137 emetta un livello basso quando è acceso e emette un livello alto quando è spento. D'altra parte, questo è anche un requisito del bus CAN. Nello specifico, lo stato del terminale TXD dell'82C250 determina lo stato dei terminali di ingresso / uscita della tensione CAN alta e bassa CANH, CANL (vedere la Tabella 1). Le specifiche del bus CAN indicano che il bus dovrebbe essere recessivo durante i periodi di inattività. Cioè, lo stato predefinito dei nodi nella rete CAN è recessivo. Ciò richiede che lo stato predefinito del lato TXD dell'82C25O sia logico 1 (livello alto). Per questo motivo, tramite R3 deve essere garantito che lo stato del terminale TXD sia logico 1 (livello alto) quando non viene trasmesso alcun dato o si verifica una condizione anormale.

1.4 Corrispondenza dell'impedenza del bus

Due resistori da 120Ω devono essere collegati alla fine del bus CAN. Svolgono un ruolo importante nella corrispondenza dell'impedenza del bus e non possono essere omessi. In caso contrario, l'affidabilità e l'anti-interferenza della comunicazione dei dati del bus saranno notevolmente ridotte e persino la comunicazione potrebbe non essere possibile.

1.5 Altre misure anti-blocco

Per migliorare l'immunità ai disturbi del circuito di interfaccia, considerare le seguenti misure:

(1) Collegare due piccoli condensatori da 30 pF in parallelo tra i terminali CANH e CANL dell'82C25O e la terra per filtrare le interferenze ad alta frequenza sul bus e prevenire le radiazioni elettromagnetiche.

(2) Collegare una resistenza da 5Ω in serie tra i terminali CANH e CANL dell'82C250 e il bus CAN per limitare la corrente e proteggere l'82C250 da sovracorrente.

(3) Aggiungere un condensatore di disaccoppiamento da 100 nF tra il terminale di alimentazione di 82C25O, 6N137 e altri circuiti integrati e la terra per ridurre le interferenze.

2. Conclusione

Il circuito di interfaccia è una parte importante della rete di bus CAN. La sua affidabilità e sicurezza influenzano direttamente il funzionamento dell'intera rete di comunicazione. Questo articolo riassume diversi problemi chiave che dovrebbero essere rilevati nella progettazione dei circuiti di interfaccia CAN. Solo afferrando la chiave nella progettazione possiamo migliorare la qualità e le prestazioni di più circuiti di interfaccia e garantire che la rete CAN bus funzioni in modo sicuro e affidabile.