Principe du circuit d'interface de bus CANopen et considérations de conception
Le bus CAN est un réseau de communication série qui prend en charge efficacement le contrôle distribué et le contrôle en temps réel. Il a été largement utilisé dans le domaine du contrôle automatique pour sa haute performance et sa grande fiabilité. Afin d'améliorer la capacité d'entraînement du système et d'augmenter la distance de communication, le Philips 82C250 est utilisé comme interface entre le contrôleur CAN et le bus physique, c'est-à-dire l'émetteur-récepteur CAN pour améliorer la capacité de transmission différentielle du bus et du bus. Contrôle CAN. La capacité de réception différentielle de l'appareil. Afin d'améliorer encore la capacité anti-parasitage, un circuit d'opto-isolation est souvent établi entre le contrôleur CAN et l'émetteur-récepteur. Le principe typique du circuit d'interface du bus CAN est illustré à la Fig. 1.
Fig.1 Dessin typique de principe de circuit d'interface de bus CAN typique
1 questions clés dans la conception de circuits d'interface
1.1 Circuit d'isolation optique
Bien que le circuit opto-isolé puisse améliorer la capacité anti-parasitage du système, il augmentera également le temps de retard de transmission du signal de boucle effectif du bus CAN, ce qui entraînera une réduction du débit ou de la distance de communication. Le 82C250 et d'autres modèles d'émetteurs-récepteurs CAN sont capables d'immunité instantanée, de réduction des interférences radio (RFI) et de protection thermique. Les circuits de limitation de courant offrent également une protection supplémentaire du bus. Par conséquent, si la distance de transmission sur le terrain est courte et que l'interférence électromagnétique est faible, l'isolation optique peut ne pas être adoptée pour que le système atteigne le débit ou la distance de communication maximum et le circuit d'interface peut être simplifié. Si l'environnement de terrain nécessite une opto-isolation, des opto-isolateurs haute vitesse doivent être utilisés pour réduire le temps de propagation du signal de boucle effectif du bus CAN. Par exemple, l'optocoupleur à haute vitesse 6N137 a un court délai de propagation de 48 ns, ce qui est proche du circuit TTL. Le niveau de temps de retard.
1.2 Isolation de l'alimentation électrique
Les alimentations Vdd et Vcc utilisées des deux côtés du dispositif d'isolation optoélectronique doivent être complètement isolées. Sinon, l'isolation optoélectronique perdra sa fonction propre. L'isolation de l'alimentation peut être réalisée par un module d'alimentation d'alimentation CC / CC de faible puissance, tel qu'un module DC / DC à faible puissance isolé de 5 V avec brochage standard DIP-14.
1.3 Résistance de pull-up
La borne d'entrée de données de transmission TXD de l'émetteur-récepteur CAN 82C250 de la Fig. 1 est connecté à la borne de sortie OUT du photocoupleur 6N137. Notez que le TXD doit être connecté à la résistance de rappel R3 en même temps. D'une part, R3 garantit que le phototransistor du 6N137 émet un niveau bas lorsqu'il est allumé et émet un niveau haut lorsqu'il est éteint. D'un autre côté, c'est également une exigence du bus CAN. En particulier, l'état de la borne TXD du 82C250 détermine l'état des bornes d'entrée / sortie de tension CAN haute et basse CANH, CANL (voir Tableau 1). La spécification du bus CAN indique que le bus doit être récessif pendant les périodes d'inactivité. C'est-à-dire que l'état par défaut des nœuds du réseau CAN est récessif. Cela nécessite que l'état par défaut du côté TXD du 82C25O soit le niveau logique 1 (niveau haut). Pour cette raison, R3 doit s'assurer que l'état du terminal TXD est logique 1 (niveau haut) lorsqu'aucune donnée n'est transmise ou qu'une condition anormale se produit.
| Statut TXD | Niveau CANH (V) | Niveau CANL (V) | État du bus CAN |
| 1 | 2,5 | 2,5 | Récessif (logique 1) |
| 0 | 3.5 | 1,5 | Dominant (logique 0) |
1.4 Correspondance d'impédance de bus
Deux résistances de 120Ω doivent être connectées à l'extrémité du bus CAN. Ils jouent un rôle important dans l'adaptation de l'impédance du bus et ne peuvent pas être omis. Dans le cas contraire, la fiabilité et l'anti-interférence de la communication de données de bus seront considérablement réduites, et même une communication peut ne pas être possible.
1.5 Autres mesures anti-brouillage
Pour améliorer l'immunité aux interférences du circuit d'interface, tenez compte des mesures suivantes:
(1) Connectez deux petits condensateurs de 30 pF en parallèle entre les bornes CANH et CANL du 82C25O et la terre pour filtrer les interférences haute fréquence sur le bus et éviter les radiations électromagnétiques.
(2) Connectez une résistance de 5Ω en série entre les bornes CANH et CANL du 82C250 et le bus CAN pour limiter le courant et protéger la 82C250 contre les surintensités.
(3) Ajouter un condensateur de découplage de 100 nF entre la borne d'alimentation des 82C25O, 6N137 et d'autres circuits intégrés et la terre pour réduire les interférences.
2. Conclusion
Le circuit d'interface est une partie importante du réseau de bus CAN. Sa fiabilité et sa sécurité affectent directement le fonctionnement de l'ensemble du réseau de communication. Cet article résume plusieurs problèmes clés qui doivent être notés dans la conception des circuits d'interface CAN. Ce n'est qu'en saisissant la clé dans la conception que nous pouvons améliorer la qualité et les performances de plusieurs circuits d'interface et garantir que le réseau de bus CAN fonctionne de manière sûre et fiable.