CAN-bus应用方案

2008-04-23 18:04:25来源: 工控在线 关键字:CAN-bus  电气隔离  DeviceNet  DC  电路  PHILIPS  收发器

  概述  

  作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的远程网络通讯控制方式,CAN-bus已被广泛应用到各个自动化控制系统中。例如,在汽车电子、自动控制、智能大厦、电力系统、安防监控等各领域,CAN-bus都具有不可比拟的优越性。  

  根据各个不同应用领域设计特点,本文提出了几种CAN-bus应用系统的硬件方案。  

  基本CAN-bus节点  

  应用范围  

  各种自动控制网络,比如楼宇自动化、仪表自动控制、数据远程传输、电机控制

  可实现远距离传输(≤ 10KM),工作速率可调(1Mbps≥ 通讯速率≥ 5Kbps)

  升级原有的RS-485网络

  2线式通讯  

  基本电路

  

  电路特点   

  可与应用广泛的C51系列单片机直接接口,电路简单,使用方便;

  采用DC-DC模块光电隔离器件,可抑制电磁干扰,保护系统电路不受网络影响;

  2线式通讯,各总线节点需自备电源供应;

  根据通讯速率调整斜率电阻R33的值,一般在16K~140K之间。

  

  元件选型   

  CAN控制器采用PHILIPS的SJA1000,工作于BasicCAN模式或PeliCAN模式下,可直接与INTEL的C51核MCU或Motorola的MCU接口。  

  CAN收发器采用PHILIPS的P82C250/251,可以在低至5Kbps的传输速率下工作,满足远距离传输数据时的低速率要求。  

  采用高速光耦来实现收发器与控制器之间的电气隔离,保护控制系统电路。光耦选择高速器件,推荐型号:6N137或TLP113,以满足在最高速率1Mbps下的电气响应。  

  为了保证系统能够可靠工作,并提高抗干扰能力,电路中采用隔离型DC/DC模块向收发器电路供电。推荐采用定电压输入隔离非稳压单输出型DC/DC模块,隔离电压≥1000VDC,推荐型号:金升阳的B0505S-1W或B0505LS-1W,可以向收发器电路提供≤200mA的电流;也可以选择IB0505LS-W75,可向收发器电路提供稳定、低噪声的5VDC,输出电流≤150mA,并带有输出短路保护,且引脚与B0505LS-1W完全兼容。  

  微处理器可以选用PHILIPS的P87C51x2,6 Clock下的最高时钟频率可达30MHz,具有3个定时/计数器,双DPTR,足以满足CAN-bus在最高速率1Mbps下的应用。  

  向网络供电的DeviceNet节点   

  应用范围  

  DeviceNet中的供电节点;

  采用5线通讯;

  高速数据通讯;

  可以向网络中的其他节点供电。  

  基本电路

  

  DeviceNet特点  

  5线式通讯(信号线CAN_H、CAN_L;屏蔽线DRAIN、电源线CAN_V+、CAN_V-);

  主干线/分支线结构;

  最多可支持64个节点;

  同时支持网络供电(传感器)和自供电(执行器)设备;

  可选数据通讯速率(125Kbps、250Kbps、500Kbps);

  可调整的电源结构,大电流容量,以满足各分类应用的需要;

  (请参考DeviceNet协议)。  

  元件选型  

  CAN控制器采用PHILIPS的独立CAN控制器SJA1000芯片。如果仅作为小型传感器或实现简单功能电路,可以采用集成CAN控制器的PHILIPS P87C591微处理器芯片。  

  CAN收发器选用PHILIPS的高速CAN收发器TJA1040或TJA1050,具有速率高、低功耗、电磁性能优越等特点,自检错能力强,还可工作于睡眠模式。  

  采用高速光耦来实现收发器与控制器之间的电气隔离,保护系统电路。光耦选择高速器件,推荐型号:6N137或TLP113,以满足在最高速率500Kbps下的电气响应。  

  根据应用系统消耗电流的大小、DeviceNet网络电源标准来选择电源模块电路。第1组+5V电源,如消耗电流≤50mA时,可采用线性稳压器,比如LM7805等;如电路消耗电流≥50mA时,采用开关电源作为电源供应部件,比如LM2575、MC34063等。第2组+5V电源,可采用DC-DC模块实现。系统电源与网络电源之间还应该考虑采取合理的电气隔离措施。根据以上因素,整个电源模块电路可选用一体式的DC-DC模块,例如:宽压输入定压输出隔离模块WRD242405等。用户也可在输出电流满足DeviceNet协议要求的前提下自行选择DC-DC电源。为了确保该系统的安全,建议在DC/DC模块

  及系统的输入和输出端接TVS、共模扼流圈、极性保护,以防止雷击、浪涌、极性反接,起良好的保护效果。  

  微处理器可以选用PHILIPS的P89C668芯片,内含64K FLASH、8K RAM,可工作于6 Clock模式,晶振频率可达30MHz,足以满足在DeviceNet最高波特率500Kbps下大量的数据传输、数据采集、DeviceNet协议解析等复杂功能的应用要求。  

  由网络供电的DeviceNet节点   

  应用范围  

  DeviceNet中由网络供电的节点;

  5线通讯;

  高速数据通讯;

  无需独立输入电源;

  可用作为通用CAN-bus节点;

  适合于传感器设备、微型执行器设备。   

  基本电路

  

  

  元件选型

  

  CAN控制器采用PHILIPS的SJA1000芯片。如果针对小型应用系统的设计要求,可以采用集成CAN控制器的PHILIPS P87C591微处理器芯片。   

  CAN收发器选用PHILIPS的高速CAN收发器TJA1040或TJA1050,具有速率高、低功耗、电磁性能优越等特点,自检错能力强,可工作于睡眠模式。

  采用高速光耦来实现收发器与控制器之间的电气隔离,保护系统电路。光耦选择高速器件,推荐型号:6N137或TLP113,以满足在最高速率500Kbps下的电气响应。  

  采用DC-DC模块向应用系统供应电源,可有效抑制干扰,提高可靠性。由于网络电源存在电压波动大(电压波动>30%)、干扰信号多等缺点,因此,应该选择宽电压输入隔离(隔离电压≥1000VDC)稳压单输出型DC/DC模块给系统供电。推荐型号:金升阳的PH2405S-01(Vin:9~27VDC,Vout:5VDC,Iout :100~200mA);或者,根据具体应用系统内核所需功率不同,也可选用PH2405D-03(Vin:9~27VDC,Vout:5VDC,Iout :≤500mA)。为确保该系统的安全,建议在DC/DC模块及系统的前端接TVS、共模扼流圈、极性保护,以防止雷击、浪涌、极性反接,起良好的保护效果。  

  微处理器可以选用PHILIPS的P87C58x2芯片,内含32K EPROM,可工作于6 Clock模式,晶振频率可达30MHz,满足DeviceNet的通讯任务编程要求。

  

  推荐开发工具  

  仿真器: 采用HOOKS技术的TKS系列仿真器;

  调试工具 DP-51单片机仿真实验仪、DP-668综合仿真实验仪等;

  调试环境: Keil C51、TKStudio集成开发环境

  实时多任务操作系统: Keil RTX51、uCOSII;

  CAN分析工具: USBCAN接口卡、PCICAN接口卡、CAN232接口卡;

  分析软件: DeviceNet分析软件、CANOpen分析软件、CAN分析软件。

 

关键字:CAN-bus  电气隔离  DeviceNet  DC  电路  PHILIPS  收发器

编辑:孙树宾 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2008/0423/article_64.html
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