Principio del circuito de interfaz de bus CANopen y consideraciones de diseño
El bus CAN es una red de comunicación en serie que admite de manera efectiva el control distribuido y el control en tiempo real. Ha sido ampliamente utilizado en el campo del control automático por su alto rendimiento y alta fiabilidad. Para mejorar la capacidad de conducción del sistema y aumentar la distancia de comunicación, Philips 82C250 se utiliza en aplicaciones prácticas como la interfaz entre el controlador CAN y el bus físico, es decir, el transceptor CAN para mejorar la capacidad de transmisión diferencial del bus y el PUEDE controlar La capacidad de recepción diferencial del dispositivo. Para mejorar aún más la capacidad antiinterferente, a menudo se establece un circuito de optoaislamiento entre el controlador CAN y el transceptor. El principio del circuito de interfaz del bus CAN típico se muestra como en la Fig. 1.
Fig.1 Dibujo del principio del circuito de la interfaz del bus CAN típico
1 Problemas clave en el diseño del circuito de interfaz
1.1 Circuito de aislamiento óptico
Aunque el circuito optoaislado puede mejorar la capacidad antiinterferente del sistema, también aumentará el tiempo de retardo de transmisión de la señal de bucle efectiva del bus CAN, lo que resulta en una reducción en la velocidad o distancia de comunicación. El 82C250 y otros modelos de transceptores CAN son capaces de inmunidad instantánea, interferencia de radiofrecuencia reducida (RFI) y protección térmica. Los circuitos de limitación de corriente también proporcionan protección de bus adicional. Por lo tanto, si la distancia de transmisión del campo es corta y la interferencia electromagnética es pequeña, es posible que no se adopte el aislamiento óptico para que el sistema pueda alcanzar la velocidad o distancia de comunicación máxima, y se puede simplificar el circuito de interfaz. Si el entorno de campo requiere optoaislamiento, deben utilizarse optoaisladores de alta velocidad para reducir el tiempo de propagación de la señal de bucle efectiva del bus CAN. Por ejemplo, el optoacoplador de alta velocidad 6N137 tiene un retardo de propagación corto de 48 ns, que está cerca del circuito TTL. El nivel de tiempo de retraso.
1.2 Aislamiento de la fuente de alimentación
La fuente de alimentación Vdd y Vcc utilizada en ambos lados del dispositivo de aislamiento optoelectrónico debe estar completamente aislada. De lo contrario, el aislamiento optoelectrónico perderá su función adecuada. El aislamiento de la fuente de alimentación se puede lograr con un módulo de aislamiento de fuente de alimentación CC / CC de baja potencia, como un módulo DC / DC de baja potencia de doble aislamiento de 5 V con pinout estándar DIP-14.
1.3 Resistencia pull-up
El terminal de entrada de datos de transmisión TXD del transceptor CAN 82C250 en la FIG. 1 está conectado al terminal de salida OUT del fotoacoplador 6N137. Tenga en cuenta que el TXD debe estar conectado a la resistencia de pull-up R3 al mismo tiempo. Por un lado, R3 asegura que el fototransistor en el 6N137 emite un nivel bajo cuando está encendido y produce un nivel alto cuando está apagado. Por otro lado, esto también es un requisito del bus CAN. Específicamente, el estado del terminal TXD del 82C250 determina el estado de los terminales de entrada / salida de voltaje CAN alto y bajo CANH, CANL (consulte la Tabla 1). La especificación del bus CAN establece que el bus debe ser recesivo durante los períodos de inactividad. Es decir, el estado predeterminado de los nodos en la red CAN es recesivo. Esto requiere que el estado predeterminado del lado TXD del 82C25O sea la lógica 1 (nivel alto). Por esta razón, debe garantizarse a través de R3 que el estado del terminal TXD es lógico 1 (nivel alto) cuando no se transmiten datos o se produce una condición anormal.
| Estado TXD | Nivel de CANH (V) | Nivel CANL (V) | Estado del bus CAN |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Recesivo (lógica 1) |
| 0 | 3.5 | 1.5 | Dominante (lógica 0) |
1.4 Emparejamiento de la impedancia del bus
Se deben conectar dos resistencias de 120 Ω al extremo del bus CAN. Juegan un papel importante en el emparejamiento de la impedancia del bus y no se pueden omitir. De lo contrario, la confiabilidad y la antiinterferencia de la comunicación de datos del bus se reducirán en gran medida, e incluso la comunicación puede no ser posible.
1.5 Otras medidas anti-jamming
Para mejorar la inmunidad a la interferencia del circuito de interfaz, considere las siguientes medidas:
(1) Conecte dos condensadores pequeños de 30 pF en paralelo entre los terminales CANH y CANL del 82C25O y la tierra para filtrar la interferencia de alta frecuencia en el bus y evitar la radiación electromagnética.
(2) Conecte una resistencia de 5Ω en serie entre los terminales CANH y CANL del 82C250 y el bus CAN para limitar la corriente y proteger el 82C250 de la sobrecorriente.
(3) Agregue un condensador de desacoplamiento de 100 nF entre el terminal de la fuente de alimentación del 82C25O, 6N137 y otros circuitos integrados y la tierra para reducir la interferencia.
2. Conclusión
El circuito de interfaz es una parte importante de la red de bus CAN. Su confiabilidad y seguridad afectan directamente el funcionamiento de toda la red de comunicación. Este artículo resume varios problemas clave que deben tenerse en cuenta en el diseño de los circuitos de interfaz CAN. Solo captando la clave en el diseño podemos mejorar la calidad y el rendimiento de múltiples circuitos de interfaz y asegurarnos de que la red de bus CAN funcione de manera segura y confiable.