หลักการวงจรอินเตอร์เฟสบัส CANopen และการพิจารณาการออกแบบ
บัส CAN เป็นเครือข่ายการสื่อสารแบบอนุกรมที่รองรับการควบคุมแบบกระจายและการควบคุมแบบเรียลไทม์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการควบคุมอัตโนมัติเพื่อให้ได้สมรรถนะสูงและมีความน่าเชื่อถือสูง เพื่อเพิ่มความสามารถในการทำงานของไดรฟ์และเพิ่มระยะการสื่อสารฟิลิปส์ 82C250 ใช้ในการใช้งานจริงเป็นส่วนติดต่อระหว่างตัวควบคุม CAN และบัสทางกายภาพนั่นคือ CAN transceiver เพื่อเพิ่มความสามารถในการส่งข้อมูลที่แตกต่างกันของบัสและ สามารถควบคุมได้ ความสามารถในการรับสัญญาณแตกต่างกันของอุปกรณ์ เพื่อเพิ่มความสามารถในการป้องกันการแทรกแซงวงจรการฉายออปติคอลมักถูกตั้งค่าระหว่างตัวควบคุม CAN และตัวรับส่งสัญญาณ หลักการวงจรอินเทอร์เฟซบัส CAN บัสทั่วไปแสดงไว้ในรูปที่ 1
รูปที่ 1 แบบจำลองวงจรกำเนิดสัญญาณ CAN บัสทั่วไป
1 ประเด็นสำคัญในการออกแบบวงจรอินเตอร์เฟส
1.1 วงจรการแยกแสง
แม้ว่าวงจรออพติคอลจะช่วยเพิ่มความสามารถในการป้องกันสัญญาณรบกวนของระบบ แต่จะเพิ่มเวลาล่าช้าในการส่งสัญญาณของสัญญาณ CAN ที่มีประสิทธิภาพของบัส CAN ส่งผลให้อัตราการติดต่อหรือระยะทางลดลง ตัวรับส่งข้อมูล CAN แบบ 82C250 และ CAN ตัวอื่น ๆ มีความสามารถในการสร้างภูมิคุ้มกันที่รวดเร็วลดการรบกวนด้วยคลื่นวิทยุ (RFI) และการป้องกันความร้อน วงจรข้อ จำกัด ในปัจจุบันยังช่วยป้องกันรถบัสเพิ่มเติม ดังนั้นหากระยะทางในการรับส่งข้อมูลสั้นและสัญญาณรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีขนาดเล็กการแยกแสงอาจใช้ไม่ได้เพื่อให้ระบบสามารถเข้าถึงอัตราการติดต่อสื่อสารหรือระยะทางสูงสุดได้และวงจรอินเตอร์เฟซจะง่ายขึ้น ถ้าสภาพแวดล้อมของสนามต้องใช้การแยกแสงดังนั้นควรใช้ตัวแยกแสงความเร็วสูงเพื่อลดเวลาการหน่วงเวลาการขยายตัวของสัญญาณลูปที่มีประสิทธิภาพของบัส CAN ตัวอย่างเช่นออปโตคัปเปลอร์ความเร็วสูง 6N137 มีการหน่วงเวลาการขยายตัวสั้น ๆ เป็น 48 ns ซึ่งใกล้เคียงกับวงจร TTL ระดับความล่าช้า
1.2 Power Supply Isolation
แหล่งจ่ายไฟ Vdd และ Vcc ที่ใช้ทั้งสองด้านของอุปกรณ์แยกแสงจะต้องแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ มิฉะนั้นการแยก optoelectronic จะสูญเสียหน้าที่ที่เหมาะสม การแยกแหล่งจ่ายไฟสามารถทำได้โดยใช้โมดูลแยกกระแสไฟ DC / DC กำลังต่ำเช่นชุด DC / DC ขนาด 5 โวลต์ที่มีการแยกด้วย DIP-14 standard pinout
1.3 ตัวต้านทานแบบดึงขึ้น
เทอร์มินัลอินพุตข้อมูลการรับส่ง TXD ของตัวรับส่งข้อมูล CAN 82C250 ในรูป 1 เชื่อมต่อกับขั้วเอาท์พุท OUT ของเครื่องถ่ายเอกสาร 6N137 โปรดทราบว่า TXD ต้องเชื่อมต่อกับตัวต้านทานแบบดึงขึ้น R3 ในเวลาเดียวกัน ในอีกด้านหนึ่ง R3 จะทำให้โฟโตทรานซิสเตอร์ใน 6N137 ส่งสัญญาณเอาต์พุตต่ำเมื่อเปิดเครื่องและจะส่งสัญญาณในระดับสูงเมื่อปิดเครื่อง ในทางกลับกันนี่เป็นข้อกำหนดของบัส CAN โดยเฉพาะอย่างยิ่งสถานะของเทอร์มินัล TXD ของ 82C250 จะกำหนดสถานะของขั้ว CAN / CAN ที่มีแรงดันและกระแสไฟฟ้า CANH, CANL (ดูตารางที่ 1) ข้อกำหนดของบัส CAN ระบุว่าบัสควรถอยกลับระหว่างช่วงที่ไม่ได้ใช้งาน นั่นคือสถานะดีฟอลต์ของโหนดในเครือข่าย CAN สามารถด้อยค่าได้ ซึ่งต้องการให้สถานะเริ่มต้นของด้าน TXD ของ 82C25O คือตรรกะ 1 (ระดับสูง) ด้วยเหตุผลนี้ต้องมั่นใจผ่าน R3 ว่าสถานะของเทอร์มินัล TXD เป็นตรรกะ 1 (ระดับสูง) เมื่อไม่มีการส่งผ่านข้อมูลหรือเกิดภาวะผิดปกติ
| สถานะ TXD | CANH ระดับ (V) | CANL ระดับ (V) | สถานะบัส CAN |
| 1 | 2.5 | 2.5 | Recessive (ตรรกะ 1) |
| 0 | 3.5 | 1.5 | dominant (ตรรกะ 0) |
1.4 การจับคู่อิมพีแดนซ์บัส
ตัวต้านทานสองตัว120Ωต้องเชื่อมต่อกับปลาย CAN บัส มีบทบาทสำคัญในการจับคู่อิมพีแดนต์บัสและไม่สามารถละเลยได้ มิฉะนั้นความน่าเชื่อถือและการป้องกันการรบกวนของการสื่อสารข้อมูลบัสจะลดลงอย่างมากและอาจไม่สามารถติดต่อสื่อสารได้
1.5 มาตรการป้องกันการกระทบกระเทือนอื่น ๆ
เพื่อปรับปรุงภูมิคุ้มกันการรบกวนของวงจรอินเตอร์เฟซให้พิจารณามาตรการต่อไปนี้:
(1) เชื่อมต่อตัวเก็บประจุขนาดเล็ก 30 pF คู่ขนานกันระหว่างขั้ว CANH และ CANL ของ 82C25O และพื้นเพื่อกรองคลื่นความถี่รบกวนบนบัสและป้องกันรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
(2) เชื่อมต่อตัวต้านทาน5Ωในชุดระหว่างขั้ว CANH และ CANL ของ 82C250 และ CAN บัสเพื่อ จำกัด กระแสและป้องกันกระแสไฟเกิน 82C250
(3) เพิ่มตัวเก็บประจุ decoupling 100 nF ระหว่างขั้วจ่ายไฟของ 82C25O, 6N137 และวงจรรวมอื่น ๆ และพื้นเพื่อลดสัญญาณรบกวน
2. ข้อสรุป
วงจรอินเตอร์เฟซเป็นส่วนสำคัญของเครือข่ายบัส CAN ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยมีผลต่อการทำงานของเครือข่ายการสื่อสารทั้งหมด บทความนี้สรุปประเด็นสำคัญหลายประการที่ควรสังเกตในการออกแบบวงจรอินเทอร์เฟซ CAN เราสามารถปรับปรุงคุณภาพและประสิทธิภาพของวงจรอินเทอร์เฟซหลาย ๆ แบบและตรวจสอบให้แน่ใจว่าเครือข่ายบัส CAN ทำงานได้อย่างปลอดภัยและเชื่อถือได้โดยจับเฉพาะกุญแจในการออกแบบเท่านั้น