Magistrala CAN to standard komunikacyjny stosowany głównie we współczesnej motoryzacji. Poznajcie SN65 HVD230 – układ scalony, który realizuje komunikację między urządzeniami po magistrali CAN.
SN65HVD230 – kontroler magistrali CAN – najważniejsze cechy układu
- Zasilanie napięciem pojedynczym 3,3V
- Zgodność ze standardem ISO 11898-2
- Możliwość stosowania jako zamiennika dla układ PCA82C250
- Zabezpieczenie przed uszkodzeniem od wyładowań elektrostatycznych (ESD) powyżej ±16 kV
- Wysoka impedancja wejściowa umożliwia obsługę do 120 węzłów na magistrali CAN
- Regulowane czasy przełączania w celu poprawy wydajności emisji
- Tryb standby o niskim poborze prądu – typowo 370μA
- Tryb uśpienia o bardzo niskim natężeniu prądu – typowo 40nA
- Zaprojektowany dla szybkości transmisji danych do 1 Mb/s
- Zabezpieczenie termiczne
- Ochrona przed zakłóceniami podczas włączania i wyłączania zasilania
SN65HVD230 – zastosowania układu
- Automatyka przemysłowa, sterowanie, czujniki i układy napędowe
- Sterowanie silnikami i robotami
- Sterowanie inteligentnymi budynkami i klimatyzacją
- Sterowanie i monitoring stacji bazowych GSM i telekomunikacyjnych
- Wsparcie dla standardów magistrali CAN, takich jak CANopen, DeviceNet i CAN Kingdom
Kompatybilność z układami peryferyjnymi i innymi urządzeniami
Nadajnik jest zgodny ze specyfikacjami standardu ISO 11898-2. Jest on zaprojektowany dla szybkości transmisji danych do 1Mb/s i zawierają wiele funkcji zabezpieczających, które zapewniają odporność na stany zakłóceniowe o ochronę sieci CAN. Układ może współpracować z innymi urządzeniami zasilanymi napięciem 3,3V, tj. np. mikroprocesorami, mikrokontrolerami i procesorami sygnałowymi od Texas Instruments, z kontrolerami CAN lub z równoważnymi urządzeniami kontrolera protokołu. Urządzenia są przeznaczone do użytku w aplikacjach wykorzystujących warstwę fizyczną komunikacji szeregowej CAN zgodnie z normą ISO 11898.
Tryby i warunki pracy układu nadajnika CAN
Zaprojektowany do pracy w szczególnie trudnych warunkach, nadajnik CAN charakteryzuje się wyposażeniem w zestaw zabezpieczeń przed krzyżowaniem linii, utratą masy (GND), zabezpieczeniem przeciwprzepięciowym, zabezpieczeniem przeciążeniowym, a także szerokim zakresem działania w trybie wspólnym. Nadajnik CAN stanowi warstwę fizyczną magistrali CAN i łączy kontroler protokołu hosta CAN z pojedynczym końcem z różnicową magistralą CAN stosowaną w zastosowaniach przemysłowych, w automatyce budynkowej i w motoryzacji. Te układy działają w zakresie trybu wspólnego od -2V do 7V na magistrali i są odporne na napięcia stanów przejściowych ±25V w trybie współbieżnym. Wyprowadzenie RS nr 8, w SN65HVD230 zapewnia trzy różne tryby pracy: tryb dużej prędkości, tryb sterowania nachyleniem zbocza i tryb niskiego poboru mocy. Tryb dużej prędkości jest wybierany przez podłączenie pinu RS do masy, co pozwala tranzystorom wyjściowym nadajnika włączać się i wyłączać tak szybko, jak to możliwe, bez ograniczeń narastania i opadania zboczy. Narastanie i opadanie nachylenia można również regulować, podłączając rezystor szeregowo między wyprowadzeniem RS a masą. Nachylenie zbocza będzie proporcjonalne do prądu wyjściowego wyprowadzenia. Przy wartości rezystancji 10kΩ, układ będzie miał szybkość narastania ~15V/μs, a przy wartości rezystancji 100kΩ układ będzie miał szybkość narastania ~2V/μs. SN65HVD230 przechodzi w tryb standbyi o niskim natężeniu prądu, w którym sterownik jest wyłączony, a odbiornik pozostaje aktywny, jeśli do wyprowadzenia RS zostanie przyłożone napięcie odpowiadające stanowi wysokiemu. Ten tryb zapewnia niższy pobór mocy niż tryb normalny, jednocześnie umożliwiając kontrolerowi CAN monitorowanie magistrali pod kątem aktywności wskazującej, że powinien on przywrócić nadajnik do trybu normalnego lub trybu sterowania nachyleniem. Kontroler hosta (hostem może być np. zewnętrzny procesor sygnałowy) przywraca urządzenie do trybu nadawania (wysoka prędkość lub sterowanie nachyleniem), gdy chce przesłać wiadomość do magistrali lub jeśli w trybie gotowości otrzymał ruch magistrali wskazujący na potrzebę ponownego przygotowania się do transmisji.
Napięcie referencyjne
Wyprowadzenie Vref (nr 5) podaje połowę napięcia zasilania układu. To wyprowadzenie można podłączyć do punktu wspólnego trybu zakończenia rozdzielonego, aby pomóc w dalszej stabilizacji napięcia wspólnego trybu magistrali. Jeśli wyprowadzenie Vref nie jest używane, może pozostać niepodłączone.
Zabezpieczenie termiczne
Jeśli wysoka temperatura otoczenia lub nadmierne prądy wyjściowe spowodują wyłączenie termiczne, układ zostanie wyłączony, a wyprowadzenia magistrali przejdą w stan wysokiej impedancji (Hi-Z). Podczas wyłączania termicznego, ścieżka transmisji wyprowadzenia D do magistrali jest zablokowana, a wyprowadzenia magistrali CAN są w stanie wysokiej impedancji i są spolaryzowane do poziomu recesywnego. Po usunięciu stanu wyłączenia termicznego i spadku temperatury złącza poniżej temperatury wyłączenia termicznego, sterownik magistrali CAN zostanie ponownie aktywowany i wznowi normalną pracę automatycznie. Podczas wyłączania termicznego ścieżka odbiornika do wyprowadzenia R pozostaje sprawna.
Tryby działania układu
Wyprowadzenie RS nr 8) układu SN65HVD230, zapewnia trzy różne tryby pracy: tryb dużej prędkości, tryb sterowania nachyleniem i tryb niskiego poboru mocy.
Tryb wysokiej prędkości
Tryb dużej prędkości można wybrać, podając niski poziom logiczny do wyprowadzenia RS (nr 8). Tryb dużej prędkości jest powszechnie stosowany w zastosowaniach przemysłowych. Duża prędkość umożliwia przełączanie wyjścia tak szybko, jak to możliwe, bez wewnętrznych ograniczeń narastania i opadania nachylenia wyjścia. Jeśli przejścia dużej prędkości są problemem dla wydajności emisji, można użyć trybu sterowania nachyleniem. Jeśli w aplikacji ma być używany zarówno tryb dużej prędkości, jak i tryb gotowości o niskim poborze mocy, można użyć bezpośredniego połączenia z pinem wyjściowym GPIO zewnętrznego mikrokontrolera, aby przełączać pomiędzy poziomem logicznym niskim (<1,2 V) dla pracy z dużą prędkością a poziomem logicznym wysokim (> 0,75 VCC) dla stanu czuwania.
Tryb sterowania nachyleniem
Kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) jest niezbędna w wielu zastosowaniach, przy jednoczesnym wykorzystaniu nieekranowanego przewodu magistrali skrętkowej w celu obniżenia kosztów budowy całego systemu. Tryb sterowania nachyleniem został dodany do układu SN65HVD230 w celu zmniejszenia zakłóceń elektromagnetycznych wytwarzanych przez czasy narastania i opadania zboczy sygnałów sterujących oraz wynikające z nich harmoniczne. Te narastające i opadające nachylenia wyjść sterownika można regulować, podłączając rezystor między wyprowadzenie RS (nr 8) a masę. Nachylenie sygnału wyjściowego sterownika jest proporcjonalne do prądu wyjściowego wyprowadzenia. Sterowanie nachyleniem realizowane jest za pomocą zewnętrznego rezystora o rezystancji 10 kΩ w celu uzyskania szybkości narastania rzędu ~15V/μs oraz do 100kΩ w celu uzyskania szybkości narastania rzędu ~2,0V/μs.
