Ricetrasmettitori per reti CAN-bus. Dati di riferimento

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La rete industriale CAN-bus (Controller Area Network) è stata creata da Robert Bosch per l'utilizzo in sistemi di controllo distribuiti operanti in tempo reale con una velocità di trasferimento fino a 2 Mbps ed è stata inizialmente utilizzata esclusivamente nell'industria automobilistica. Elevata immunità al rumore e affidabilità, nonché un'ampia selezione di componenti dei maggiori produttori (Fujitsu, Maxim, Motorola, NEC, Siemens, Texas Instruments, ecc.) hanno trasformato CAN in un insieme di soluzioni software, circuitali e algoritmiche per un vasta gamma di applicazioni - nella tecnologia CAN. Un posto importante nella rete CAN è dato ai ricetrasmettitori (TP) che collegano il controller CAN e i fili reali del bus CAN. Consideriamo il software MAXIM, che potrebbe interessare i consumatori per la tradizionalmente alta qualità di tutti i prodotti dell'azienda, il basso costo (circa 2,5 USD) e una serie di caratteristiche tecnologiche.

I ricetrasmettitori MAX3050/3057 (Figura 1) erano originariamente destinati all'industria automobilistica, dove sono richieste velocità di trasmissione dati fino a 2 Mbps e protezione da cortocircuito in sistemi con tensioni di alimentazione elevate. I PP sono caratterizzati da un'alimentazione unipolare di +5 V, un consumo di corrente di 56 mA nello stato attivo e 3,6 mA nello stato passivo.

Gli strumenti MAX3050/3057 funzionano in quattro modalità:

• alte prestazioni;
• velocità regolabile;
• consumi ridotti;
• spegnimento.

La modalità è determinata da un segnale di un certo livello sul pin RS del microcircuito. Il trasmettitore converte quindi il segnale unipolare del controller CAN in un segnale differenziale per il bus CAN (CANH, CANL). La modalità ad alta velocità (l'uscita KB è collegata a un filo comune) consente di raggiungere una velocità di trasferimento di 2 Mbps. In questa modalità, si verifica un livello maggiore di interferenza elettromagnetica, che può essere ridotto utilizzando una coppia schermata.

Per ridurre il livello di interferenza senza l'uso di doppini intrecciati schermati, è possibile utilizzare la modalità di velocità regolabile. In questa modalità, la velocità di trasmissione (da 40 a 500 kbps) è determinata da un resistore collegato tra il pin RS e la massa. La resistenza del resistore è calcolata dalla formula:

Per passare alla modalità a basso consumo, è necessario applicare un livello alto al pin RS del microcircuito. In questo caso, i trasmettitori sono spenti e i ricevitori sono in uno stato di bassa potenza. In questa modalità è possibile perdere il primo messaggio trasmesso ad alta velocità.

Il ricetrasmettitore MAX3057 si spegne quando viene applicato un segnale di basso livello al pin SHDN. Il software MAX3050 implementa la modalità AutoShutdown sviluppata da MAXIM, in cui il microcircuito viene spento se non c'è ricezione o trasmissione per un tempo specificato. Il valore di questo tempo è impostato da un condensatore esterno collegato al pin SHDN ed è determinato dalla formula:

dove v_SHDN - Soglia SHDN.

L'applicazione di un livello alto al pin SHDN mette in funzione il MAX3050.

Il ricevitore legge il segnale differenziale dal bus (CANH, CANL) e lo converte in unipolare (RXD) per il controller CAN. Il comparatore all'ingresso del ricevitore confronta la differenza di tensione ΔV = (CANH-CANL) con una soglia interna di 0,7 V. Se la differenza è positiva, viene generato un segnale di livello basso sul pin RXD, se negativo, quindi uno alto .

Nel software MAX3050/MAX3057, per il ricevitore è implementata la modalità "eco", ovvero i dati trasmessi vengono ripetuti.

L'intervallo del segnale di modo comune per le linee CANH e CANL va da ~7 a +12 V. In caso di cortocircuito o circuito aperto nel circuito CANH-CANL e anche se la tensione di modo comune in ingresso è inferiore a 0,5 V, viene generato un segnale di alto livello sul pin RXD. Se la tensione di ingresso è superiore a 0,9 V, RXD è basso.

I chip MAX3050/3057 hanno due tipi di protezione. Il primo tipo è la protezione termica, che disabilita il chip e imposta le linee CANH e CANL al terzo stato se la temperatura del cristallo supera i +160°C. Ciò è possibile, ad esempio, con un cortocircuito sul bus. L'isteresi è di 20°C, cioè la commutazione inversa avverrà quando la temperatura scende a +140°C. Il secondo tipo di protezione è la limitazione di corrente dello stadio di uscita in caso di cortocircuito.

Una versione più semplificata del chip MAX3050 è il MAX3053, che non ha una modalità a basso consumo. Altrimenti, è un analogo completo del MAX3050.

MAXIM produce anche microcircuiti MAX3054/3055/3056 (il loro schema a blocchi è mostrato in Fig. 2) destinati all'uso nei sistemi automobilistici (compresi quelli con una tensione di rete di bordo di 42 V). La loro caratteristica principale è il passaggio alla modalità di trasmissione a filo singolo in caso di vari guasti. L'affidabilità dei microcircuiti è determinata dalla protezione termica e corrente. Protezione termica simile a MAX3050 (isteresi -15°C). La protezione in corrente protegge l'uscita del trasmettitore in caso di cortocircuito sul bus. Inoltre, le linee CANH e CANL sono protette dal rumore impulsivo tipico dell'elettronica automobilistica.

I ricetrasmettitori MAX3054/3055/3056 funzionano in tre modalità, la transizione a ciascuna delle quali (e anche all'uscita) viene impostata applicando segnali di controllo ai pin STB ed EN. Il pin INH viene utilizzato per spegnere il regolatore di potenza esterno.

Ciascuno dei microcircuiti di questa famiglia è progettato per una determinata velocità di trasferimento dati: MAX3054 - 250 kb / s, MAX55 - 125 kb / s, MAX3056 - 40 kb / s. L'elevata immunità ai disturbi è fornita dai filtri all'ingresso dei ricevitori e il circuito integrato a velocità variabile nei microcircuiti MAX3055 e MAX3056 elimina la necessità di un cavo schermato.

Il funzionamento del ricevitore e del trasmettitore in modalità normale è simile a quello del MAX3050/3057. Notiamo solo le loro differenze.

Per funzionare con una batteria per auto (compresa una da 42 volt), il microcircuito ha un'uscita WATT, attraverso la quale viene fornita alimentazione (fino a +80 V).

Per ridurre i consumi in modalità standby, i microcircuiti MAX3054-MAX3056 implementano la funzione di controllo di una fonte di alimentazione esterna. Quando si entra in modalità standby, l'uscita INH passa da bassa ad alta in tre casi: con un avvio a freddo, con un segnale in salita o in discesa sul pin WAKE e se la durata del segnale dominante è maggiore di 38 µs a livelli bassi su i pin EN e STB. Dopo l'accensione, il pin INH diventa alto e viene impostato il flag di accensione interno. Il valore di questo flag può essere letto in modalità standby sul pin ERR (STB = 1, EN = 0) e resettato quando si entra in modalità operativa normale.

Per avere informazioni sullo stato dei microcircuiti, forniscono un'uscita ERR. Il segnale su questo pin è impostato su "0" all'accensione, all'uscita dalla modalità standby e in caso di guasto. In altri casi, il pin ERR è alto.

Rifiuti e cosa farne

Il circuito di rilevamento dei guasti è completamente abilitato nella modalità operativa normale. Quando viene rilevato un errore, passa allo stato appropriato, come mostrato nella tabella. 1. La tensione di soglia tipica è -3,2 V (Vcc = 5 V) per garantire una corretta ricezione dei dati con immunità ai disturbi marginali in modalità normale o guasti 1, 2, 5 e 9.

Tabella 1

Modalità a basso consumo

I ricetrasmettitori MAX3054-MAX3056 possono funzionare in una delle tre modalità a basso consumo, selezionate applicando segnali ai pin STB ed EN (Tabella 2).

Tabella 2

La modalità standby (sleep) è una modalità con un consumo minimo. In questa modalità, lo stabilizzatore di tensione esterno viene disattivato commutando l'uscita INH al terzo stato, l'uscita CANL è polarizzata dalla fonte di alimentazione attraverso l'uscita RTL. Se viene applicata l'alimentazione, viene generato un interrupt sui pin RXD e ERR per avviare il sistema.

La modalità standby può essere utilizzata quando è necessario un regolatore di tensione esterno per mantenere lo stato attivo a basso consumo (simile alla modalità standby, ma l'uscita INH è impostata su alto).

Modalità standby all'accensione: quando il microcircuito passa dalla modalità standby alla modalità standby all'accensione, l'uscita INH viene impostata su un livello alto e dalla modalità standby a un livello basso.

Caratteristiche dell'applicazione nella rete

Il MAX3054/3055/3056 può essere collegato in rete con un massimo di 32 ricetrasmettitori totali sullo stesso bus. Questi interruttori automatici sono progettati per funzionare con un totale di resistori di terminazione da 100 ohm (per ciascuna delle linee CHAN e CANL). Il valore delle resistenze di terminazione RTL e RTH varia in base alle dimensioni del particolare sistema. Ma se non hai voglia di fare calcoli, puoi mettere gli stessi resistori, è importante che la loro resistenza totale non superi i 100 ohm.

Pubblicazione: cxem.net

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