Приемопередатчики для сетей CAN-bus. Справочные данные

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Справочные материалы

 Комментарии к статье

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:

• высокое быстродействие;
• регулируемое быстродействие;
• пониженное потребление;
• отключение.

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 V_SHDN - 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

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

Дежурный (спящий) режим - это 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.

Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Справочные материалы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Управление мозговыми волнами 08.12.2019 Диагностируемые электрические колебания головного мозга называются ритмами. Недавно исследователям из Массачусетского технологического института удалось научить испытуемых манипулировать своими собственными альфа-волнами, повышая тем самым внимание при выполнении определенной задачи. Альфа-волны описывают электрическую активность мозга на частоте 8-12 Гц. Результаты исследования, которое опубликовано в журнале Neuron, в будущем смогут подарить возможность людям, которые испытывают проблемы с обучением получить обратную связь их мозговой деятельности. Это совершенно неинвазивный способ контроля и проверки роли различных видов мозговой деятельности. В ходе исследования обнаружено, что, подавляя альфа-волны в одной половине теменной коры - доли, отвечающей за осязание, способность ориентироваться в пространстве, а также внимание - испытуемые больше обращали внимание на объекты на экране. Следует отметить, что связь между вниманием и альфа-волнами была установлена в предыдущих исследованиях. При этом, как утверждают авторы научной работы, до сих пор оставалось непонятным, является ли эта связь побочным продуктом другого процесса, или же альфа-волны непосредственно контролируют внимание. Испытуемым предложили воспользоваться нейробиоуправлением, которое описывало их альфа-волны. Им пришлось посмотреть на решетчатый рисунок в центре монитора, и приложить умственные усилия, чтобы увеличить контрастность рисунка, сделав его более заметным. Контраст стал более заметным, когда асимметрия альфа-волн как в левом, так и в правом полушарии теменной коры увеличилась на основе данных, полученных с помощью мониторинга активности мозга. Другими словами, альфа-волны были подавлены в одном полушарии теменной коры, но усилились в другом. Одной группе испытуемых удалось подавлять альфа-волны в левом полушарии, а другой - в правом. Более того, обе группы показали противоположные результаты: усиленную реакцию или внимание на вспышки света в правой и левой части экрана соответственно. Удивительно, что после десяти минут упражнения испытуемые научились увеличивать контраст, потенциально увеличивая контроль над своим вниманием. После проведения эксперимента, испытуемые сообщили исследователям, что знали о том, что контролируют контраст, но не знали, как. Ученые пришли к выводу, что манипуляции альфа-волнами действительно контролировала внимание испытуемых. Тем не менее, остается несколько существенных вопросов, в том числе как именно происходит контроль мозговых волн, а также как долго можно ими управлять. Более того, исследователи пока не могут сказать сможет ли эта техника быть применена в реальной жизни при обучении людей с поведенческими проблемами, или проблемами с концентрацией внимания. Также остается непонятным, применим ли этот метод к другим видам мозговых волн, например бета-волнам, которые связаны с болезнью Паркинсона. В то же самое время эксперимент, кажется, демонстрирует, что мы обладаем удивительной степенью подсознательного контроля над механикой нашего собственного мозга.

Другие интересные новости:

▪ Человекоподобный робот отправится в космос

▪ Масса протона разгадана

▪ Интерактивная панель для учебных классов с датчиками движения

▪ AMOLED с большой диагональю

▪ Новая технология охлаждения вещей с помощью ионов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по физике. Подборка статей

▪ статья Рынок ценных бумаг. Шпаргалка

▪ статья Как возникла поэзия? Подробный ответ

▪ статья Хенекен. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Дистанционное измерение электрического сопротивления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Антенна Мидия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025