Главная » Справочники
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Приемопередатчики для сетей CAN-bus

   Сеть промышленного назначения CAN-bus (Controller Area Network) была создана фирмой Robert Bosch для применения в распределенных системах управления, работающих в режиме реального времени со скоростью передачи до 2 Мбит/с и вначале использовалась исключительно в автомобилестроении. Высокая помехозащищенность и надежность, а также большой выбор компонентов от крупнейших производителей (Fujitsu, Maxim, Motorola, NEC, Siemens, Texas Instruments и др.) превратили САN в совокупность программных, схемотехнических и алгоритмических решений для широкого диапазона применений — в САN-технологию. Важное место в сети САN отводится приемопередатчикам (ПП), связывающим САN-контроллер и реальные провода САN-шины. Рассмотрим ПП фирмы MAXIM, которые могут заинтересовать потребителей в силу традиционно высокого качества всей продукции компании, невысокой стоимости (порядка 2,5 у.е.) и ряда технологических особенностей.


   Приемопередатчики МАХ3050/3057 (рис. 1) первоначально предназначались для автомобильной промышленности, где необходимы скорость передачи данных до 2 Мбит/с и защита от короткого замыкания в системах с высоким напряжением питания. ПП характеризуются однополярным питанием +5 В, током потребления 56 мА в активном и 3,6 мА в пассивном состоянии.

   Приборы МАХ3050/3057 работают в четырех режимах:

Приемопередатчики МАХ3050/3057

Рис. 1
Приемопередатчики МАХ3050/3057

   Режим определяется сигналом определенного уровня на выводе RS микросхемы. Передатчик при этом преобразует однополярный сигнал от CAN-контроллера в дифференциальный сигнал для шины CAN (CANH, CANL). Режим высокого быстродействия (вывод«КБ соединен с общим проводом) позволяет достичь при передаче скорости 2 Мбит/с. В этом режиме присутствует повышенный уровень электромагнитных помех, который можно снизить, применив экранированную вигую пару.

   Снизить уровень помех без использования экранированной витой пары можно в режиме регулируемого быстродействия. В этом режиме скорость передачи (от 40 до 500 кбит/с) определяется резистором, подключенным между выводом RS и общим проводом. Сопротивление резистора вычисляется по формуле:

   Для перехода в режим пониженного энергопотребления необходимо подать на вывод RS микросхемы высокий уровень. При этом передатчики отключаются, а приемники находятся в состоянии малого потребления. В этом режиме возможна потеря первого сообщения, передаваемого на высокой скорости.

   Отключение приемопередатчика МАХ3057 происходит при подаче на вывод SHDN сигнала низкого уровня. В ПП МАХ3050 реализован режим AutoShutdown, разработанный фирмой MAXIM, при котором микросхема отключается при отсутствии приема или передачи в течение заданного времени. Значение этого времени задается внешним конденсатором, подключаемым к выводу SHDN, и определяется по формуле:

где VSHDN - порог срабатывания SHDN.

   Подача на вывод SHDN высокого уровня переводит МАХ3050 в рабочий режим.

   Приемник считывает дифференциальный сигнал с шины (CANH, CANL) и преобразует его в однополярный (RXD) для CAN-контроллера. Компаратор на входе приемника сравнивает разность напряжений ΔV = (CANH-CANL) с внутренним порогом 0,7 В. Если разность положительна, то на выводе RXD формируется сигнал низкого уровня, если отрицательна, то — высокого.

   В ПП МАХ3050/МАХ3057 для приемника реализован режим «эхо», т.е. происходит повтор передаваемых данных.

   Диапазон синфазного сигнала для линий CANH и CANL от ~7 до +12 В. В случае короткого замыкания или обрыва в цепи CANH-CANL, а также если входное синфазное напряжение не более 0,5 В, на выводе RXD формируется сигнал высокого уровня. Если входное напряжение более 0,9 В, то на RXD — низкий уровень.

   Микросхемы МАХ3050/3057 имеют два типа зашиты. Первый тип - тепловая защита, которая отключает микросхему и устанавливает линии CANH и CANL в третье состояние, если температура кристалла превысит +160°С. Такое возможно, например, при коротком замыкании на шине. Гистерезис составляет 20°С, т.е. обратное включение произойдет при снижении температуры до +140°С. Второй тип защиты — ограничение тока выходного каскада при коротком замыкании.

   Более упрощенным вариантом микросхемы МАХ3050 является МАХ3053, у которой отсутствует режим пониженного потребления. В остальном - это полный аналог МАХ3050.

   Фирма MAXIM выпускает также микросхемы МАХ3054/3055/3056 (их структурная схема приведена на рис. 2), предназначенные для применения в автомобильных системах (в том числе с напряжением бортовой сети 42 В). Их главная особенность - переход в режим однопро-водной передачи при возникновении различных отказов. Надежность микросхем определяют тепловая и токовая защиты. Тепловая защита аналогична МАХ3050 (гистерезис —15°С). Токовая защита предохраняет выход передатчика при коротком замыкании на шине. Дополнительно линии CANH и CANL защищены от импульсных помех, характерных для автомобильной электроники.

   Приемопередатчики МАХ3054/ 3055/3056 работают в трех режимах, переход в каждый из которых (и выход тоже) задается подачей управляющих сигналов на выводы STB и EN. Для отключения внешнего стабилизатора питания используется вывод INH.

   Каждая из микросхем данного семейства рассчитана на определенную скорость передачи данных: МАХ3054 - 250 кбайт/с, МАХЗО55 - 125 кбайт/с, МАХ3056 -40 кбайт/с. Высокая помехозащищенность обеспечивается фильтрами на входе приемников, а встроенная схема регулируемого быстродействия в микросхемах МАХ3055 и МАХ3056 позволяет обойтись без экранированного кабеля.

   Работа приемника и передатчика в обычном режиме аналогична работе МАХ3050/3057. Отметим только их отличия.

   Для работы от автомобильного аккумулятора (в том числе и 42-вольтового) в микросхеме предусмотрен вывод ВАТТ, через который и подается питание (до +80 В).

   С целью снижения потребления в режиме ожидания в микросхемах МАХ3054-МАХ3056 реализована функция управления внешним источником питания. При переходе в режим ожидания потенциал на выходе INH изменяется с низкого на высокий в трех случаях: при «холодном» запуске, по фронту или спаду сигнала на выводе WAKE и если длительность доминирующего сигнала больше 38 мкс при низких уровнях на выводах EN и STB. После включения питания сигнал на выводе INH становится «высоким» и устанавливается внутренний флаг включения питания. Значение этого флага может быть считано в режиме ожидания на выводе ERR (STB = 1, EN = 0), а сброс происходит при переходе в нормальный рабочий режим.

   Чтобы иметь информацию о состоянии микросхем, в них предусмотрен вывод ERR. Сигнал на этом выводе устанавливается в «0» при включении питания, выходе из режима ожидания и при сбойной ситуации. В остальных случаях на выводе ERR - высокий уровень.

Отказы и что с ними делать

   Схема обнаружения отказов полностью задействована в нормальном рабочем режиме. При обнаружении отказа она переключается в соответствующее состояние, как показано в табл. 1. Типовое пороговое напряжение составляет -3,2 В (Vcc = 5 В), что обеспечивает корректный прием данных с предельной помехоустойчивостью в нормальном режиме или при отказах 1, 2, 5 и 9.

Таблица 1

№ отказа Описание Режим работы Состояние внутренних ключей (0 — выключен, 1 — включен) Состояние выходов (0 — запрет, 1 — разрешение)
CANH CANL
1 Обрыв линии CANH Нормальный RTH, RTL-1 1 1
2 Обрыв линии CANL Нормальный RTH, RTL-1 1 1
3 Короткое замыкание CANH на шину ВАТТ Все RTH-0 0 1
4 Короткое замыкание CANL на общую шину Все RTH или RTL-0 1 0
5 Короткое замыкание CANH на общую шину Нормальный RTH,RTL-1 1 1
6 Короткое замыкание CANL нa шину ВАТТ Нормальный RTH-1, RTL-0 1 1
7 Короткое замыкание линии CANL на CANH Все RTH или RTL-0 1 0
8 Короткое замыкание CANH на шину питания Все RTH-0 0 1
9 Короткое замыкание CANL на шину питания Нормальный RTH,RTL-1 1 1
Режимы пониженного энергопотребления

   Приемопередатчики МАХ3054-МАХ3056 могут работать в одном из трех режимов пониженного потребления, которые выбираются подачей сигналов на выводы STB и EN (табл. 2).

Таблица 2

Режим Уровни сигналов на выводах Шины, к которым прдключается вывод RTL
STB EN ERR RXD
0 1 0 1
Переход в дежурный 0 1 Выход по прерыванию Выход по прерыванию VВАТТ
Дежурный 0 0
Ожидания 0 0
Ожидание включения питания 1 0 Флаг включения VВАТТ Выход по прерыванию VВАТТ
Нормальный 1 1 Флаг ошибки Нет флага Доминирующие принимаемые данные Рецессивные принимаемые данные Vсс

   Дежурный (спящий) режим -режим с минимальным потреблением. В этом режиме отключается внешний стабилизатор напряжения переводом выхода INH в третье состояние, смещение на выход CANL от источника питания подается через выход RTL. Если подается питание, то на выводах RXD и ERR формируется прерывание на запуск системы.

   Режим ожидания может применяться в том случае, когда необходим внешний стабилизатор напряжения для сохранения активного состояния при малом потреблении (аналогичен дежурному режиму, но на выходе INH устанавливается высокий уровень).

   Режим ожидания включения питания - при переходе микросхемы из режима ожидания в режим ожидания включения питания на выходе INH устанавливается высокий уровень, а из дежурного - низкий.

Особенности применения в сети

   МАХ3054/3055/3056 могут работать в сети с общим числом приемопередатчиков до 32 на одной шине. Эти ПП спроектированы для работы с суммарным сопротивлением согласующих резисторов 100 Ом (для каждой из линий CANH и CANL). Значение согласующих резисторов RTL и RTH изменяется в соответствии с размерами конкретной системы. Но если у вас нет желания заниматься расчетами, то можно поставить одинаковые резисторы, важно, чтобы их суммарное сопротивление не превышало 100 Ом.

Комментарии (0) | Подписаться

Статью еще никто не комментировал. Вы можете стать первым.
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическая мощность?

Arduino UNO
Arduino UNO
200 Вт усилитель класса D на IRS2092 Ветрогенератор
вверх