设计CAN中继器的几大注意事项

can中继器是大型can网络中经常用到的设备,它可以延长传输距离,改变拓扑结构和隔离干扰,但也增加了设计成本。有人说,只要2颗can收发器芯片就可以实现can中继功能。到底行不行呢?接下来就给大家做个简要分析。
一、can收发器简介
iso 11898是一个使用can总线协议的汽车内高速通讯国际标准。can收发器是协议中数据链路层和物理层的接口部分。常见的can收发器芯片有nxp(原philips)的pca82c250/251、tja1050/1051等型号。由于pca82c250和tja1050总体的引脚和功能都兼容,所以我们下文以tja1050为例。
二、2颗can收发器芯片的错误方案分析
首先,简单介绍一下tja1050。如下图所示,tja1050一共有8个引脚,txd为发送数据,rxd接收数据,vcc接5v电压,gnd接地。canh和canl为can的两路差分输出。8脚为can总线模式选择,5脚为参考地。
rxd和txd想必大家都非常熟悉,在rs-232协议中,只要把两个设备的rs-232的txd和rxd交叉连接,gnd共地,两个设备便可以实现通信。于是有人想到,如果把2颗tja1050芯片的txd和rxd也交叉连接,是否能实现中继功能呢?
下图的电路,看上去貌似可行,但是实际上此电路是无法使用的。
假如将此电路接入can总线,当有显性电平从tja1050(a)进入时,tja1050(a)的rxd=0,同时tja1050(b)的txd=0,tja1050(b)的can输出显性电平。由于芯片的自反馈,tja1050(b)会读入显性电平将rxd=0,同时tja1050(a)的txd=0,如此持续下去。由于tja1050有txd脚的显性保护功能(pac8250无此功能),当超过允许最大的txd显性时间之后,can收发器将会被禁能。
三、can中继器正确的设计方案
下图为can中继器的硬件框图,主要由mcu和can控制器、can收发器组成。mcu负责数据的缓存和转发,can控制器将数据转换成can帧格式,最终通过can收发器接入can网络。大多的mcu已集成了can控制器在芯片内,比如nxp的lpc2119。
can控制器和can收发器之间通过光耦隔离,can收发器驱动采用带隔离的dc-dc模块。这样,不仅实现了两路can接口之间的电气隔离,也实现了中继器和总线的隔离。虽然这在一定程度上增加了中继器硬件的复杂性和成本,但却是值得的。或者可以用zlg致远电子的ctm1051kt为代表的隔离can收发器,内部包含隔离dc-dc、信号隔离电路、can总线收发电路、基础的总线防护等。同传统的设计相比,ctm系列具备更高的集成度、更高的可靠性和更具竞争力的价格,能够帮助使用者降低整体的设计风险和采购成本。
四、智能can网桥中继器
zlg致远电子can隔离网桥中继器集线器系列,具有2个或者4个电气隔离的can总线接口,能实现can-bus网络的中继功能,能将不同速率的can网络之间的数据存储转发。主要应用如下:
(1)使用该系列产品可达到增加负载节点和延长通信距离的作用,实现网络中继扩容的功能;
(2)可独立任意配置每个通道的通讯波特率,实现不同通信波特率的can网络互联;
(3)该系列产品具有强大的id过滤转换和数据转换功能,精确的验收id配置使can总线的负荷降到最低。或者变化特定的id和数据,实现去除干扰数据和区别不同设备的目标;
(4)具有强大的抗干扰能力,当用户的设备can受到强干扰导致死机或者损坏,接上该系列产品后,可以隔离干扰保护设备正常运行。

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