CAN總線(xiàn)接口電路原理及設計注意事項

　　圖1 典型的CAN總線(xiàn)接口電路原理圖

1 接口電路設計中的關(guān)鍵問(wèn)題

1.1 光電隔離電路

　　光電隔離電路雖然能增強系統的抗干擾能力，但也會(huì )增加CAN總線(xiàn)有效回路信號的傳輸延遲時(shí)間，導致通信速率或距離減少。82C250等型號的CAN收發(fā)器本身具備瞬間抗干擾、降低射頻干擾(RFI)以及實(shí)現熱防護的能力，其具有的電流限制電路還提供了對總線(xiàn)的進(jìn)一步保護功能。因此，如果現場(chǎng)傳輸距離近、電磁干擾小，可以不采用光電隔離，以使系統達到最大的通信速率或距離，并且可以簡(jiǎn)化接口電路。如果現場(chǎng)環(huán)境需要光電隔離，應選用高速光電隔離器件，以減少CAN總線(xiàn)有效回路信號的傳輸延遲時(shí)間，如高速光電耦合器6N137，傳輸延遲時(shí)間短，典型值僅為48 ns，已接近TTL電路傳輸延遲時(shí)間的水平。

1.2 電源隔離

　　光電隔離器件兩側所用電源Vdd與Vcc必須完全隔離，否則，光電隔離將失去應有的作用。電源的隔離可通過(guò)小功率DC/DC電源隔離模塊實(shí)現，如外形尺寸為DIP-14標準腳位的5 V 雙路隔離輸出的小功率DC/DC模塊。

1.3 上拉電阻

　　圖1中的CAN收發(fā)器82C250的發(fā)送數據輸入端TXD與光電耦合器6N137的輸出端OUT相連，注意TXD必須同時(shí)接上拉電阻R3。一方面，R3保證6N137中的光敏三極管導通時(shí)輸出低電平，截止時(shí)輸出高電平；另一方面，這也是CAN 總線(xiàn)的要求。具體而言，82C250的TXD端的狀態(tài)決定著(zhù)高、低電平CAN 電壓輸入/輸出端CANH、CANL的狀態(tài)(見(jiàn)表1)。CAN總線(xiàn)規定，總線(xiàn)在空閑期間應呈隱性，即CAN 網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的缺省狀態(tài)是隱性，這要求82C25O的TXD端的缺省狀態(tài)為邏輯1(高電平)。為此，必須通過(guò)R3確保在不發(fā)送數據或出現異常情況時(shí)，TXD端的狀態(tài)為邏輯1(高電平)。
表1 TXD與CANH、CANL的關(guān)系表

1.4 總線(xiàn)阻抗匹配

　　CAN總線(xiàn)的末端必須連接2個(gè)120Ω的電阻，它們對總線(xiàn)阻抗匹配有著(zhù)重要的作用，不可省略。否則，將大大降低總線(xiàn)數據通信時(shí)的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導致無(wú)法通信。

1.5 其它抗干擾措施

　　為提高接口電路的抗干擾能力，還可考慮以下措施：

　　(1)在82C25O的CANH、CANL端與地之間并聯(lián)2個(gè)30 pF的小電容，以濾除總線(xiàn)上的高頻干擾，防止電磁輻射。

　　(2)在82C250的CANH、CANL端與CAN總線(xiàn)之間各串聯(lián)1個(gè)5Ω的電阻，以限制電流，保護82C250免受過(guò)流沖擊。

　　(3)在82C25O、6N137等集成電路的電源端與地之間加入1個(gè)100 nF的去耦合電容，以降低干擾。

2 結語(yǔ)

　　接口電路是CAN 總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中的重要環(huán)節，其可靠性與安全性直接影響整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )的運行。本文總結了CAN接口電路設計中應注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。只有抓住設計中的關(guān)鍵，才能提高多接口電路的質(zhì)量與性能，確保CAN總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全、可靠地運行。