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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Transceptores para redes CAN-bus. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias La red industrial CAN-bus (Controller Area Network) fue creada por Robert Bosch para su uso en sistemas de control distribuido que funcionan en tiempo real con velocidades de transmisión de hasta 2 Mbit/s y al principio se utilizó exclusivamente en la industria del automóvil. La alta inmunidad al ruido y la fiabilidad, así como una gran selección de componentes de los principales fabricantes (Fujitsu, Maxim, Motorola, NEC, Siemens, Texas Instruments, etc.) han convertido a CAN en un conjunto de software, circuitos y soluciones algorítmicas para una amplia gama de aplicaciones - en la tecnología CAN. Un lugar importante en la red CAN lo ocupan los transceptores (TC) que conectan el controlador CAN y los cables reales del bus CAN. Veamos los PP de MAXIM, que pueden ser de interés para los consumidores debido a la tradicionalmente alta calidad de todos los productos de la compañía, su bajo costo (alrededor de 2,5 dólares) y una serie de características tecnológicas. Los transceptores MAX3050/3057 (Figura 1) se diseñaron originalmente para la industria automotriz, donde se requieren velocidades de datos de hasta 2 Mbps y protección contra cortocircuitos en sistemas con altos voltajes de suministro. Los PP se caracterizan por una alimentación unipolar de +5 V, un consumo de corriente de 56 mA en estado activo y de 3,6 mA en estado pasivo. Los instrumentos MAX3050/3057 funcionan en cuatro modos:
Arroz. 1. Transceptores MAX3050/3057 El modo está determinado por una señal de cierto nivel en el pin RS del microcircuito. El transmisor luego convierte la señal unipolar del controlador CAN en una señal diferencial para el bus CAN (CANH, CANL). El modo de alta velocidad (la salida KB está conectada a un cable común) le permite lograr una velocidad de transferencia de 2 Mbps. En este modo, existe un mayor nivel de interferencia electromagnética, que puede reducirse utilizando un par blindado. Para reducir el nivel de interferencia sin el uso de par trenzado blindado, puede usar el modo de velocidad ajustable. En este modo, la velocidad en baudios (40 a 500 kbps) está determinada por una resistencia conectada entre el pin RS y tierra. La resistencia de la resistencia se calcula mediante la fórmula:
Para cambiar al modo de bajo consumo, debe aplicar un nivel alto al pin RS del microcircuito. En este caso, los transmisores están apagados y los receptores están en un estado de baja potencia. En este modo, es posible perder el primer mensaje transmitido a alta velocidad. El transceptor MAX3057 se apaga cuando se aplica una señal de bajo nivel al pin SHDN. El software MAX3050 implementa el modo AutoShutdown desarrollado por MAXIM, en el que el microcircuito se apaga si no hay recepción o transmisión durante un tiempo específico. El valor de este tiempo lo establece un capacitor externo conectado al pin SHDN y está determinado por la fórmula:
donde vSHDN - Umbral SHDN. La aplicación de un nivel alto al pin SHDN pone en funcionamiento el MAX3050. El receptor lee la señal diferencial del bus (CANH, CANL) y la convierte en una señal unipolar (RXD) para el controlador CAN. El comparador en la entrada del receptor compara la diferencia de voltaje ΔV = (CANH-CANL) con un umbral interno de 0,7 V. Si la diferencia es positiva, entonces se genera una señal de bajo nivel en el pin RXD, si es negativa, entonces un nivel alto se genera la señal. En el software MAX3050/MAX3057, el modo "eco" se implementa para el receptor, es decir, los datos transmitidos se repiten. El rango de señal de modo común para las líneas CANH y CANL es de ~7 a +12 V. En caso de un cortocircuito o circuito abierto en el circuito CANH-CANL, así como si el voltaje de modo común de entrada no es más de 0,5 V, se genera una señal de alto nivel en el pin RXD. Si el voltaje de entrada es superior a 0,9 V, entonces RXD es bajo. Los microcircuitos MAX3050/3057 tienen dos tipos de protección. El primer tipo es la protección térmica, que apaga el chip y establece las líneas CANH y CANL en el tercer estado si la temperatura del cristal supera los +160°C. Esto es posible, por ejemplo, debido a un cortocircuito en el autobús. La histéresis es 20°C, es decir la conmutación inversa se producirá cuando la temperatura baje a +140°C. El segundo tipo de protección consiste en limitar la corriente de la etapa de salida durante un cortocircuito. Una versión más simplificada del chip MAX3050 es el MAX3053, que no tiene un modo de bajo consumo. De lo contrario, es un análogo completo del MAX3050. MAXIM también produce microcircuitos MAX3054/3055/3056 (su diagrama de bloques se muestra en la Fig. 2), destinados a su uso en sistemas automotrices (incluidos aquellos con un voltaje a bordo de 42 V). Su característica principal es la transición al modo de transmisión de un solo cable cuando ocurren varias fallas. La confiabilidad de los microcircuitos está determinada por la protección térmica y actual. La protección térmica es similar a MAX3050 (histéresis -15°C). La protección de corriente protege la salida del transmisor en caso de un cortocircuito en el bus. Además, las líneas CANH y CANL están protegidas del ruido impulsivo típico de la electrónica del automóvil. Los transceptores MAX3054/3055/3056 funcionan en tres modos, la transición a cada uno de los cuales (y también la salida) se establece aplicando señales de control a los pines STB y EN. El pin INH se usa para apagar el regulador de energía externo. Cada uno de los microcircuitos de esta familia está diseñado para una determinada tasa de transferencia de datos: MAX3054 - 250 kb/s, MAX55 - 125 kb/s, MAX3056 - 40 kb/s. Los filtros en la entrada de los receptores proporcionan alta inmunidad al ruido, y el circuito de velocidad variable incorporado en los microcircuitos MAX3055 y MAX3056 elimina la necesidad de un cable blindado. El funcionamiento del receptor y transmisor en modo normal es similar al del MAX3050/3057. Solo notamos sus diferencias. Para funcionar con una batería de automóvil (incluida una de 42 voltios), el microcircuito tiene una salida WATT, a través del cual se suministra energía (hasta +80 V). Para reducir el consumo en modo de espera, los microcircuitos MAX3054-MAX3056 implementan la función de controlar una fuente de alimentación externa. Al ingresar al modo de espera, el potencial en la salida INH cambia de bajo a alto en tres casos: durante un arranque "en frío", a lo largo del borde o caída de la señal en el pin WAKE, y si la duración de la señal dominante es más de 38 μs a niveles bajos en los pines EN y STB. Al encenderse, el pin INH se pone alto y se activa el indicador de encendido interno. El valor de este indicador se puede leer en modo de espera en el pin ERR (STB = 1, EN = 0) y restablecer al regresar al modo de funcionamiento normal. Para tener información sobre el estado de los microcircuitos, proporcionan un pin ERR. La señal en este pin se establece en "0" al encender, salir del modo de espera y durante una condición de falla. En otros casos, el pin ERR está alto. Denegaciones y qué hacer con ellas. El circuito de detección de fallas está completamente habilitado en el modo de operación normal. Cuando se detecta una falla, cambia al estado apropiado, como se muestra en la Tabla. 1. El voltaje de umbral típico es -3,2 V (Vcc = 5 V) para garantizar una recepción de datos correcta con inmunidad marginal al ruido en modo normal o fallas 1, 2, 5 y 9. Tabla 1
Modos de bajo consumo Los transceptores MAX3054-MAX3056 pueden operar en uno de los tres modos de bajo consumo, que se seleccionan aplicando señales a los pines STB y EN (Tabla 2). Tabla 2
El modo de espera (suspensión) es un modo con un consumo mínimo. En este modo, el regulador de voltaje externo se apaga moviendo la salida INH al tercer estado, la polarización a la salida CANL de la fuente de alimentación se suministra a través de la salida RTL. Si se suministra energía, se genera una interrupción en los pines RXD y ERR para iniciar el sistema. El modo de espera se puede usar cuando se necesita un regulador de voltaje externo para mantener el estado activo en un consumo bajo (similar al modo de espera, pero la salida INH se establece en alto). Modo de espera de encendido: cuando el microcircuito cambia del modo de espera al modo de espera de encendido, la salida INH se establece en un nivel alto y del modo de espera a un nivel bajo. Características de la aplicación en la red. El MAX3054/3055/3056 puede conectarse en red con hasta 32 transceptores en total en el mismo bus. Estos disyuntores están diseñados para funcionar con un total de resistencias de terminación de 100 ohmios (para cada una de las líneas CANH y CANL). El valor de las resistencias de terminación RTL y RTH varía según el tamaño del sistema en particular. Pero si no desea hacer cálculos, puede colocar las mismas resistencias, es importante que su resistencia total no exceda los 100 ohmios. Publicación: cxem.net
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