PCA82C250应用指南中文资料.pdf

1、广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:38730925 http:/ 第 1 页 共 1 页 PCA82C250 CAN 收发器应用指南 目录 1介绍.2 2PCA82C250 和 PCA82C251 的应用.2 2.1 应用举例.4 2.2 参考电压输出.6 3工作模式.6 3.1 高速模式.6 3.2 斜率控制模式.7 3.3 准备模式.7 4斜率控制功能.7 4.1 转换速度的计算.7 4.2 斜率控制模式中的总线长度.8 5最大的总线线路长度.9 5.1 总线电缆阻抗的影响.10 5.2 节点的最大数量.11 5.3 举例.11 6

2、关于总线终端和拓扑结构.13 6.1 分裂终端split termination的概念.13 6.2 多终端的概念.13 6.3 单终端概念.14 6.4 终端不匹配.14 6.5 无端接电缆的下降长度Drop Length.14 7结论.15 8参考文献.15 附录 1 缩写和定义.16 附录 2 节点输入电压的计算.17 附录 3 最大总线线路长度的计算.18 广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:38730925 http:/ 第 2 页 共 2 页 1介绍 ISO 118983是一个使用 CAN 总线协议的汽车内高速通讯国际标准这个

3、标准的基本作用是定义了通讯链路的数据链路层和物理层如图 1 所示物理层被细分成 3 个子层它们分别是?物理信令 位编码定时和同步?物理媒体连接 驱动器和接收器特性?媒体相关接口 总线连接器 本文档着重介绍如何使用Philips半导体的收发器PCA82C2501和PCA82C2512实现物理媒体连接子层物理信令子层和数据链路层之间的连接是通过集成的协议控制器实现的这些产品有像 Philips 的PCx82C200SJA1000 等而媒体相关接口负责连接传输媒体譬如将总线节点连接到总线的连接器像Philips 的 TJA10503或 PCA82C2504等收发器 JK512191.GWMSPECI

4、FICATIONIMPLEMENTATIONOSI-LAYERAPPLICATION LAYERDATA LINKLAYERPHYSICALLAYERTRANSMISSION MEDIUMPHYSICAL SIGNALLINGPHYSICAL MEDIUM ATTACHMENTMEDIUM DEPENDENT INTERFACELOGICAL LINK CONTROLMEDIUM ACCESS CONTROLCAN-PROTOCOLSPECIFICATIONTO BE SPECIFIED BYTHE SYSTEM DESIGNERSCOPE OF ISO 11898PCA82C250/251C

5、AN-TRANSCEIVERCAN-CONTROLLERPCx82C200e.g.Note:OSI=Open Systems Interconnection(see ISO 7498)图 1 CAN 的分层结构 2PCA82C250 和 PCA82C251 的应用 PCA82C250/251 收发器是协议控制器和物理传输线路之间的接口如在 ISO 11898 标准中描述的它们可以用高达 1Mbit/s 的位速率在两条有差动电压的总线电缆上传输数据它们的总体特性都列在数据表上见1和2 这两个器件都可以在额定电源电压分别是 12VPCA82C250和 24VPCA82C251的 CAN 总线系统中

6、使用它们的功能相同根据相关的标准譬如ISO11898 标准3和 DeviceNetTM 规范5可以在汽车和普通工业应用上使用PCA82C250 和 PCA82C251 还可以在同一网络中互相通讯而且它们的引脚和功能兼容也就是说它们可以用在相同的印刷电路板上 下面的表 1 列出了这两个器件的主要不同之处 广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:38730925 http:/ 第 3 页 共 3 页 表 1 PCA82C250 和 PCA82C251 之间的主要不同点 PCA82C250 PCA82C251 系统额定电源电压 12V 12V 和或

7、 24V 最大的总线终端 DC 电压0VVCC5.5V-8VVCANL,H+18V-40VVCANL,H+40V 最大的瞬间总线终端电压ISO 7637-150VVtr+100V-200VVtr4.9V VCC4.5V 由于 PCA82C251 有更高的击穿电压 还可以在这个电源电压范围内驱动低至 45的总线负载 所以我们建议在普通的工业应用中使用这个器件而且 PCA82C251 在隐性状态下的拉电流更小在掉电情况下的总线输出特性有一定改善 图 2 根据 ISO 11898 的额定总线电平 广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:387309

8、25 http:/ 第 4 页 共 4 页 124JK512151.GWM124e.g.PCx82C200CTX0/TX0CRX0/RX0CRX1/RX1TxDRxDVREFRsVGNDCANH CANLCAN_HCAN_LCAN Bus LineISO 11898 Standard100n+5V0VCCPCA 82C250/251CAN TransceiverCTX1/TX1Px,yRext0Veither connection to an output port pin,if standby mode shall be possibleorconnection to groundCAN-C

9、ontolleruC 输出控制寄存器的编程举例 输出控制 TX0 推挽输出显性低 例如1Ahex 图 3 PCA82C250/251 收发器的应用举例 2.1 应用举例 PCA82C250/251 收发器的典型应用如图 3 所示协议控制器通过串行数据输出线TX和串行数据输入线RX连接到收发器收发器通过有差动发送和接收功能的两个总线终端 CANH 和 CANL 连接到总线电缆输入 Rs 用于模式控制参考电压输出 VREF的输出电压是额定 VCC的 0.5 倍其中收发器的额定电源电压是 5V 协议控制器输出一个串行的发送数据流到收发器的 TxD 引脚内部的上拉功能将 TxD 输入设置成逻辑高电平也

10、就是说总线输出驱动器默认是被动的在隐性状态中见图 2CANH 和 CANL 输入通过典型内部阻抗是 17k的接收器输入网络偏置到 2.5V 的额定电压另外如果 TxD 是逻辑低电平总线的输出级将被激活在总线电缆上产生一个显性的信号电平见图 2输出驱动器由一个源输出级和一个下拉输出级组成CANH 连接到源输出级CANL 连接到下拉输出级在显性状态中CAN_H 的额定电压是 3.5VCAN_L 是 1.5V 广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:38730925 http:/ 第 5 页 共 5 页 124CTX0/TX0CRX0/RX0JK5

11、12152.GWMCRX1/RX14.3k6.2kR6N137360360100n360100nTxDRxDVREFRsVGNDCANH CANLCAN_HCAN_LCAN Bus LineISO 11898 Standardn.c.100n+5V+5V360+5V0V0V6N137IsolationCC124PCA 82C250/251CAN TransceiverCTX1/TX1CAN-Contollere.g.PCx82C200+5V+5V0V5VRegulatorRSTeither connection tohigh-active reset signalor connection t

12、o groundext 输出控制寄存器的编程举例 输出控制 TX0 推挽显性低 例如1Ahex 图 4 接口使用光耦进行电流隔离的应用举例 注意如果位速率很高例如高于 500kbit/s则应考虑使用延迟小于 40ns 的高速光耦譬如HCPL-7101 如果没有一个总线节点传输一个显性位总线处于隐性状态即网络中所有 TxD 输入是逻辑高电平另外如果一个或更多的总线节点传输一个显性位即至少一个 TxD 输入是逻辑低电平则总线从隐性状态进入显性状态线与功能 接收器的比较器将差动的总线信号转换成逻辑信号电平并在 RxD 输出接收到的串行数据流传送到总线协议控制器译码接收器的比较器总是活动的也就是说当总

13、线节点传输一个报文时它同时也监控总线 这就要求有诸如安全性和支持非破坏性逐位竞争等 CAN 策略 一些控制器提供一个模拟的接收接口广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)38730976 38730977 Fax:38730925 http:/ 第 6 页 共 6 页 RX0RX1RX0 一般需要连接到 RxD 输出RX1 需要偏置到一个相应的电压电平这可以通过 VREF输出见图 3或一个电阻电压分配器见图 4实现 图 3 中收发器直接连接到协议控制器及其应用电路如果需要电流隔离光耦可以如图 4 一样放置在收发器和协议控制器之间使用光耦时要注意选择正确的默认状态特别是在隔开的协议控制器

14、电路一边没有上电时这种情况下连接到 TxD 的光耦应该是暗的即 LED 关断当光耦是断开暗时收发器的 TxD 输入是逻辑高电平可以达到自动防故障的目的使用光耦还要考虑到将 Rs 模式控制输入连接到高电平有效的复位信号例如当本地收发器电源电压在斜率上升和下降过程中没有准备好的情况下禁能收发器 然而在协议控制器和收发器之间使用光耦通常会增加总线节点的循环延迟信号在每个节点要从发送和接收路径通过这些器件两次这将减少位速率给定时可使用的最大的总线长度这在计算由于 CAN网络中的传播延迟而造成限制可以使用的最大总线长度时要考虑更详细的信息请参考4 2.2 参考电压输出 PCA82C250 提供了一个参考

15、电压输出 VREF它可以像图 3 所示用于偏置 CAN 协议控制器差动输入比较器的其中一个输入参考电压也可以像图 4 一样在协议控制器输入处产生系统使用哪个解决方法更适合由应用和协议控制器的总线输出结构决定 3工作模式 PCA82C250 和 PCA82C251 共有三种不同的工作模式模式控制通过 Rs 控制引脚提供 第一种模式是高速模式它支持最大的总线速度和或长度 第二种是斜率模式当使用非屏蔽的总线电缆时可以考虑使用这种模式这种模式的输出转换速度可被故意降低以减少电磁辐射 第三种是准备模式这种模式在电池供电的应用要求系统功率消耗非常低的应用中非常有用在准备模式中传输一个报文就可以将系统激活图

16、 3 是收发器在准备模式和普通工作模式间切换的例子?Px,y=高 PCA82C250/251 切换到准备模式VRs0.75Vcc?Px,y=低 PCA82C250/251 切换到普通工作模式普通工作模式可以是高速模式或低斜率模式由连接到 Rs 的电阻决定 下面是合适的斜率控制电阻 Rext的阻值?0Rext1.8k 高速模式VRs0.3Vcc?16.5kRext140k 斜率控制模式10A-IRs200A 下面我们将更详细地讨论这三种操作模式 3.1 高速模式 在这个模式中适合执行最大的位速率和或最大的总线长度高速模式通常用于普通的工业应用譬如基于 CAN 的系统 DeviceNetTM这种模式的总线输出信号用尽可能快的速度切换因此一般使用屏蔽的总线电缆来防止可能的扰动例如汽车无线电装置对总线信号的扰动 高速模式通过 VRs85时是 155ns根据CAN 位定时的要求 有效的循环延迟是的显性边沿循环延迟以及显性和隐性边沿循环延迟的平均值之中的最大值 tloop.eff=max0.5x(tonRxD+toffRxD),tonRxD 广州周立功单片机发展有限公司 Tel:(020)3873