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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Transceptores para redes CAN-bus. Data de referência
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Materiais de referência A rede industrial CAN-bus (Controller Area Network) foi criada por Robert Bosch para utilização em sistemas de controle distribuído operando em tempo real com velocidades de transmissão de até 2 Mbit/s e foi inicialmente utilizada exclusivamente na indústria automotiva. Alta imunidade e confiabilidade ao ruído, bem como uma grande seleção de componentes dos principais fabricantes (Fujitsu, Maxim, Motorola, NEC, Siemens, Texas Instruments, etc.) transformaram o CAN em um conjunto de software, circuitos e soluções algorítmicas para uma ampla gama de aplicações - em tecnologia CAN. Um lugar importante na rede CAN é dado aos transceptores (TCs) que conectam o controlador CAN e os próprios fios do barramento CAN. Vejamos os PPs da MAXIM, que podem interessar aos consumidores pela tradicionalmente alta qualidade de todos os produtos da empresa, baixo custo (cerca de 2,5 USD) e diversas características tecnológicas. Os transceptores MAX3050/3057 (Figura 1) foram originalmente destinados à indústria automotiva, onde são necessárias taxas de dados de até 2 Mbps e proteção contra curto-circuito em sistemas de alta tensão. Os PPs são caracterizados por uma alimentação unipolar de +5 V, um consumo de corrente de 56 mA no estado ativo e 3,6 mA no estado passivo. Os instrumentos MAX3050/3057 operam em quatro modos:
Arroz. 1. Transceptores MAX3050/3057 O modo é determinado por um sinal de um determinado nível no pino RS do microcircuito. O transmissor então converte o sinal unipolar do controlador CAN em um sinal diferencial para o barramento CAN (CANH, CANL). O modo de alta velocidade (a saída KB está conectada a um fio comum) permite atingir uma taxa de transferência de 2 Mbps.Neste modo, há um aumento do nível de interferência eletromagnética, que pode ser reduzida usando um par blindado. Para reduzir o nível de interferência sem o uso de par trançado blindado, você pode usar o modo de velocidade ajustável. Neste modo, a taxa de transmissão (40 a 500 kbps) é determinada por um resistor conectado entre o pino RS e o terra. A resistência do resistor é calculada pela fórmula:
Para alternar para o modo de baixa potência, você deve aplicar um nível alto ao pino RS do microcircuito. Nesse caso, os transmissores estão desligados e os receptores estão em estado de baixa potência. Neste modo, é possível perder a primeira mensagem transmitida em alta velocidade. O transceptor MAX3057 desliga quando um sinal de baixo nível é aplicado ao pino SHDN. O software MAX3050 implementa o modo AutoShutdown desenvolvido pela MAXIM, no qual o microcircuito é desligado caso não haja recepção ou transmissão por um determinado tempo. O valor deste tempo é definido por um capacitor externo conectado ao pino SHDN e é determinado pela fórmula:
onde vSHDN - Limite SHDN. A aplicação de um nível alto ao pino SHDN coloca o MAX3050 em operação. O receptor lê o sinal diferencial do barramento (CANH, CANL) e o converte em um sinal unipolar (RXD) para o controlador CAN. O comparador na entrada do receptor compara a diferença de tensão ΔV = (CANH-CANL) com um limite interno de 0,7 V. Se a diferença for positiva, então um sinal de baixo nível é gerado no pino RXD, se negativo, então um sinal de alto nível sinal é gerado. No software MAX3050/MAX3057, o modo "eco" é implementado para o receptor, ou seja, os dados transmitidos são repetidos. A faixa do sinal de modo comum para as linhas CANH e CANL é de ~7 a +12 V. No caso de curto-circuito ou circuito aberto no circuito CANH-CANL, bem como se a tensão de modo comum de entrada não for mais de 0,5 V, um sinal de alto nível é gerado no pino RXD. Se a tensão de entrada for superior a 0,9 V, o RXD está baixo. Os microcircuitos MAX3050/3057 possuem dois tipos de proteção. O primeiro tipo é a proteção térmica, que desliga o chip e coloca as linhas CANH e CANL no terceiro estado se a temperatura do cristal exceder +160°C. Isto é possível, por exemplo, devido a um curto-circuito no barramento. A histerese é de 20°C, ou seja, a comutação reversa ocorrerá quando a temperatura cair para +140°C. O segundo tipo de proteção limita a corrente do estágio de saída durante um curto-circuito. Uma versão mais simplificada do chip MAX3050 é o MAX3053, que não possui modo de baixo consumo. Caso contrário, é um análogo completo do MAX3050. A MAXIM também produz microcircuitos MAX3054/3055/3056 (seu diagrama de blocos é mostrado na Fig. 2), destinados ao uso em sistemas automotivos (incluindo aqueles com tensão de bordo de 42 V). Sua principal característica é a transição para o modo de transmissão de fio único quando ocorrem várias falhas. A confiabilidade dos microcircuitos é determinada pela proteção térmica e de corrente. A proteção térmica é semelhante à MAX3050 (histerese -15°C). A proteção de corrente protege a saída do transmissor em caso de curto-circuito no barramento. Além disso, as linhas CANH e CANL são protegidas contra ruídos de impulso típicos da eletrônica automotiva. Os transceptores MAX3054/3055/3056 operam em três modos, a transição para cada um deles (e a saída também) é definida pela aplicação de sinais de controle aos pinos STB e EN. O pino INH é usado para desligar o regulador de energia externo. Cada um dos microcircuitos desta família é projetado para uma determinada taxa de transferência de dados: MAX3054 - 250 kb / s, MAX55O125 - 3056 kb / s, MAX40 - 3055 kb / s. A alta imunidade a ruídos é fornecida por filtros na entrada dos receptores, e o circuito de velocidade variável integrado nos microcircuitos MAX3056 e MAXXNUMX elimina a necessidade de um cabo blindado. O funcionamento do receptor e do transmissor em modo normal é semelhante ao do MAX3050/3057. Apenas notamos suas diferenças. Para operar a partir de uma bateria de carro (incluindo uma de 42 volts), o microcircuito possui uma saída WATT, através da qual é fornecida energia (até +80 V). Para reduzir o consumo em modo standby, os microcircuitos MAX3054-MAX3056 implementam a função de controlar uma fonte de alimentação externa. Ao entrar no modo de espera, o potencial na saída INH muda de baixo para alto em três casos: durante uma partida “a frio”, ao longo da borda ou queda do sinal no pino WAKE e se a duração do sinal dominante for mais de 38 μs em níveis baixos nos pinos EN e STB. Após a inicialização, o pino INH fica alto e o sinalizador de inicialização interno é definido. O valor deste flag pode ser lido em modo standby no pino ERR (STB = 1, EN = 0) e zerado ao retornar ao modo de operação normal. Para obter informações sobre o estado dos microcircuitos, eles fornecem um pino ERR. O sinal neste pino é definido como “0” na inicialização, saída do modo de espera e durante uma condição de falha. Em outros casos, o pino ERR está alto. Recusas e o que fazer com elas O circuito de detecção de falhas está totalmente habilitado no modo de operação normal. Quando uma falha é detectada, ela muda para o estado apropriado, conforme mostrado na Tabela. 1. A tensão limite típica é -3,2 V (Vcc = 5 V) para garantir a recepção correta de dados com imunidade a ruído marginal no modo normal ou falhas 1, 2, 5 e 9. Tabela 1
Modos de baixo consumo Os transceptores MAX3054-MAX3056 podem operar em um dos três modos de baixa potência, que são selecionados aplicando sinais aos pinos STB e EN (Tabela 2). Tabela 2
O modo standby (suspensão) é um modo com consumo mínimo. Neste modo, o regulador de tensão externo é desligado movendo a saída INH para o terceiro estado, a polarização para a saída CANL da fonte de alimentação é fornecida através da saída RTL. Se for fornecida energia, uma interrupção é gerada nos pinos RXD e ERR para iniciar o sistema. O modo de espera pode ser usado quando um regulador de tensão externo é necessário para manter o estado ativo em baixo consumo (semelhante ao modo de espera, mas a saída INH é alta). Modo de espera ao ligar - quando o microcircuito muda do modo de espera para o modo de espera ao ligar, a saída INH é definida para um nível alto e do modo de espera - para um nível baixo. Recursos do aplicativo na rede O MAX3054/3055/3056 pode trabalhar em rede com até 32 transceptores no mesmo barramento. Esses disjuntores são projetados para operar com um total de resistores de terminação de 100 ohms (para cada uma das linhas CANH e CANL). O valor dos resistores de terminação RTL e RTH varia de acordo com o tamanho do sistema em particular. Mas se você não deseja fazer cálculos, pode colocar os mesmos resistores, é importante que a resistência total não exceda 100 ohms. Publicação: cxem.net
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