بروتوكول الاتصال - CAN 🚧
CAN (Controller Area Network) هو نوع من الحافلة التسلسلية للاتصالات متعددة المضيفين. تتطلب المواصفات التصميمية الأساسية سرعة بت عالية ومقاومة عالية للتداخل الكهرومغناطيسي ، وقدرة على اكتشاف أي أخطاء تحدث ، حيث يمكن لشبكة CAN أن توفر سرعة نقل بيانات تصل إلى 5 كيلوبت في الثانية عندما يصل مسافة نقل الإشارة إلى 10 كيلومتر.
تصميم دوائر CAN
تم تصميم وحدة CAN بناءً على رقاقة CAN ، وتحويل الإشارة المتسلسلة (RX / TX) إلى إشارة CAN المتفاوتة (CANH / CANL). فيما يلي نوعان من المرسل / المستقبل CAN الأكثر استخدامًا.
بناءً على TJA1050
يرجى الاطلاع على المعلومات الكاملة في Modularity_of_Functional_Circuit/ تصميم الوحدة - اتصال CAN / بناءً على TJA1050
الميزات
- الطاقة: 5 فولت (4.75-5.25 فولت)
- سرعة عالية: 60 كيلوبت في الثانية - 1 ميجابت في الثانية
- يتوافق تمامًا مع المعيار ISO 11898
- انبعاث كهرومغناطيسي منخفض (EME)
- مستقبل تفاضلي مع نطاق إدخال مقروض ، قادر على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)
- يمكن توصيله بما لا يقل عن 110 جهازًا
- لا يتسبب الأجهزة التي لم يتم تشغيلها في تداخل في الحافلة
أوضاع العمل
يحتوي TJA1050 على وضعين عمل (عالي السرعة / صامت) يتم التحكم فيهما بواسطة دبوس S (RS).
وضع عالي السرعة:
وضع عالي السرعة هو الوضع العادي للعمل ، حيث يتم الدخول إلى هذا الوضع عند توصيل دبوس S بالأرض. نظرًا لوجود مقاومة سحب داخلية في دبوس S ، فإنه حتى في حالة عدم وجود اتصال خارجي ، فإن الوضع الافتراضي هو وضع عالي السرعة.
في هذا الوضع ، تكون إشارة الإخراج على الحافلة لها ميل ثابت وتتبدل بأسرع سرعة ، وهي مناسبة لأعلى معدل بت و / أو أطول طول للحافلة ، وفي هذا الوقت يكون تأخير المرسل / المستقبل الدوري أدنى.
وضع الصمت:
في وضع الصمت ، يتم تعطيل المرسل ، بغض النظر عن إشارة الإدخال TXD ، لذا يتم استهلاك تيار الطاقة في حالة عدم الإرسال بنفس القدر الذي يتم استهلاكه في حالة الكتم. يمكن الدخول إلى وضع الصمت عند توصيل دبوس S بجهد عال.
في وضع الصمت ، يمكن تعيين الأجهزة لتكون في حالة غير نشطة تمامًا على الحافلة ، وفي هذا الوقت لن يقوم المتحكم المصغر بالوصول المباشر إلى وحدة تحكم CAN ، وسيتم إطلاق TJA1050 الحافلة.
دبابيس الرقاقة
دائرة الرجوع
كما هو موضح في الشكل ، يتصل متحكم بروتوكول CAN (مثل الميكروكنترولر) بالمرسل / المستقبل عبر الخطوط المتسلسلة (RX / TX) ، ويتم تحويله في المرسل / المستقبل إلى إشارة CAN (CANH / CANL) ، ويتم تحديد وضع العمل (عالي السرعة / صامت) باستخدام دبوس S.
بناءً على SN65HVD230
يرجى الاطلاع على المعلومات الكاملة في Modularity_of_Functional_Circuit/ تصميم الوحدة - اتصال CAN / بناءً على SN65HVD230
الميزات
- يتم تشغيله بواسطة مصدر طاقة واحد بقيمة 3.3 فولت
- يمكن توصيله بما لا يقل عن 120 جهازًا
- وضع استعداد منخفض للتيار
- السرعة: تصل إلى 1 ميجابت في الثانية
أوضاع العمل
يحتوي SN65HVD230 على ثلاثة أوضاع عمل (عالي السرعة / الميل / الصمت) يتم التحكم فيها بواسطة دبوس S (RS). عادةً ما نستخدم وضع عالي السرعة.
وضع عالي السرعة:
قم بسحب Rs بقوة إلى GND لتمكين وضع عالي السرعة.
وضع الميل:
استخدم مقاومة بين 10 كيلو أوم و 100 كيلو أوم لسحب Rs إلى GND. يرجى الرجوع إلى كتيب البيانات للحصول على القيم المحددة للمقاومة المطلوبة بناءً على السرعة.
وضع الطاقة المنخفضة:
قم بسحب Rs بقوة إلى 3.3 فولت.
دبابيس الرقاقة
دائرة مرجعية
PESD2CAN هو ديود حماية ESD مخصص للـ CAN لحماية الشريحة من الضرر الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي والتشويشات الأخرى.
تصميم الدائرة المطلوبة كما يلي:
الاختلافات والتشابه بين TJA1050 و SN65HVD230
الاختلاف الرئيسي بين TJA1050 و SN65HVD230 هو الجهد التشغيلي المختلف، حيث يعمل TJA1050 في بيئة 5 فولت، بينما يعمل SN65HVD230 في بيئة 3.3 فولت.
نقاط الاهتمام المشتركة:
- عند توصيل خطوط إشارة CAN في تصميم الدائرة المطبوعة، يجب استخدام خطوط تفاضلية.
- يتم استخدام مقاومة النهاية في نهاية بداية ونهاية خط CAN فقط، ولا يلزم استخدامها في الأجزاء الوسطى.
- إذا كنت بحاجة إلى تصفية وتثبيت الجهد المشترك للحافلة، يمكنك أيضًا استخدام مقاومة النهاية المنفصلة (كما هو موضح في النص السابق، عبارة عن مقاومتين بقيمة 60 أوم ومكثف متصل بالأرض في الوسط).
تصميم EMC لواجهة CAN
في اتصال CAN، يمكن للكابل أن يتأثر بالتداخل الخارجي ويؤثر على نقل الإشارة، وقد يؤثر حتى على الدوائر الحساسة في النواة الداخلية.
تشمل أجهزة حماية واجهة CAN: مكثفات التصفية، الملف اللولبي المشترك، المكثف العابر، وأنابيب TVS.
- مكثفات التصفية \(C_1،C_2\): تستخدم لتوفير مسار تصريف منخفض المقاومة للتداخل، وتتراوح القيمة المختارة بين 22pF و 1000pF، والقيمة النموذجية هي 100pF.
- الملف اللولبي المشترك \(L_1\): يستخدم لتصفية التداخل المشترك على خطوط التفاضل، وتتراوح قيمة المقاومة المختارة بين 120Ω/100MHz و 2200Ω/100MHz، والقيمة النموذجية هي 600Ω/100MHz.
- المكثف العابر \(C_3،C_4\): يستخدم للعزل بين الأرضية الواجهة والأرضية الرقمية، والقيمة النموذجية هي 1000pF/2kV.
- أنابيب TVS \(D_1،D_2\): تستخدم لحماية من التفريغ الكهروستاتيكي أو الصدمات العالية الطاقة المفاجئة، وتحد من جهد الدائرة في نطاق قيمة محددة مسبقًا، مما يضمن عدم تلف الأجهزة الدوائرية اللاحقة بسبب الطاقة العالية المفاجئة.
المراجع والشكر
عنوان النص: https://wiki-power.com/ يتم حماية هذا المقال بموجب اتفاقية CC BY-NC-SA 4.0، يُرجى ذكر المصدر عند إعادة النشر.
تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.