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CAN總線智能節點設計

發表時間: 2020-05-12 10:54:35

作者: 北京科瑞興業科技有限公司

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CAN總線智能節點設計


      CAN 總線系統智能節點采用89C51 作為節點的微處理器,在CAN 總線通信接口中采用PHILIPS 公司的SJA1000 和82C250 芯片。SJA1000 是獨立CAN 通信控製器,82C250 為高性能CAN總線收發器。


      電路主要由四部分所構成:微控製器89C51、 獨立CAN 通信控製器SJA1000 、CAN 總線收發器82C250 和高速光電耦合器6N137 。微處理器89C51 負責SJA1000 的初始化,通過控製SJA1000 實現數據的接收和發送等通信任務。SJA1000 的AD0~ AD7 連接到89C51 的P0 口,CS 連接到89C51 的P2.0, P2.0 為0 的CPU 片外存貯器地址可選中SJA1000, CPU 通過這些地址可對SJA1000 執行相應的讀寫操作。SJA1000 的/RD、/ WR、ALE 分別與89C51 的對應引腳相連,/INT 接89C51 的/INT0。 89C51 也可通過中斷方式訪問SJA1000。


      為了增強CAN 總線節點的抗幹擾能力,SJA1000 的TX0 和RXO 並不是直接與82C250 的TXD 和RXD 相連,而是通過高速光耦6N137 後與82C250 相連,這樣就很好的實現了總線上各CAN 節點間的電氣隔離。不過應該特別說明的一點是光耦部分電路所采用的兩個電源VCC 和VDD 必須完全隔離,否則采用光耦也就失去了意義。電源的完全隔離可采用小功率電源隔離模塊或帶多5V 隔離輸出的開關電源模塊實現。這些部分雖然增加了節點的複雜,但是卻提高了節點的穩定性和安全性。


       82C250 與CAN 總線的接口部分也采用了一定的安全和抗幹擾措施。82C250 的CANH 和CANL 引腳各自通過一個5 的電阻與CAN 總線相連,電阻可起到一定的限流作用,保護82C250 免受過流的衝擊。CANH 和CANL 與地之間並聯了兩個30P 的小電容,可以起到濾除總線上的高頻幹擾和一定的防電磁輻射的能力。另外在兩根CAN 總線接入端與地之間分別反接了一個保護二極管,當CAN 總線有較高的負電壓時,通過二極管的短路可起到一定的過壓保護作用。82C250 的Rs 腳上接有一個斜率電阻,電阻大小可根據總線通訊速度適當調整一般在16K 140K 之間。

       1.CAN-bus 網絡采用總線式拓樸結構,在一個網絡上至少需要有2個CAN-bus 節點 存在。在總線的2 個終端,各需要安裝1 個120Ω 終端電阻;如果節點數目大於2, 中間節點就不要求安裝120Ω 終端電阻。CAN 總線的連接電纜一般使用雙絞線,對抗幹擾要求較高可以使用屏蔽雙絞線或者光纖。


       2.can總線不需要HUB,理論上總線上的節點數最多可達110個。擴展can總線的設備有中繼器、網橋等。


       由於CAN總線具有通訊速率高、可靠性高、連接方便和性能價格比高等諸多特點, CAN的應用範圍遍及從高速網絡到低成本的多線路網絡。在自動化電子領域的汽車發動機控製部件、傳感器、抗滑系統、工業自動化、建築物環境控製、機床或電梯控製、醫療設備等領域得到了較為廣泛的應用。

       CAN的信號傳輸采用短幀結構,每一幀的有效字節數為8個,因而傳輸時間短、受幹擾的概率低。當節點嚴重錯誤時,具有自動關閉的功能以切斷該節點與總線的聯系,使總線上的其它節點極其通信不受影響,具有較強的抗幹擾能力和檢錯能力。CAN控製器支持四種不同的CAN協議類型:數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。

       CAN支持多主方式工作,網絡上任何節點均可在任意時刻主動向其它節點發送信息,支持點對點、一點對多點和全局廣播方式接收/發送數據。它采用總線仲裁技術,當出現幾個節點同時在網絡上傳輸信息時,優先級高的節點可繼續傳輸數據,而優先級低的節點則主動停止發送,從而避免了總線衝突。

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