工業(yè)控制網絡技術教學課件第6章-CAN總線驅動器2

第六章CAN總線驅動器6.1、總線驅動器概述6.2、CAN總線驅動器82C2506.3、CAN總線驅動器TJA10506.4、PCA82C250/251與TJA1040、TJA1050的比較6.5、硬件電路第六章CAN總線驅動器6.1、總線驅動器概述6.1、總線驅動器概述6.1.1總線驅動器在系統(tǒng)中的位置傳感器執(zhí)行元件MMICAN驅動器CAN控制器模塊控制器TxRx傳感器執(zhí)行元件MMIPCA82C250SJA1000微控制器TxRxCAN總線6.1、總線驅動器概述6.1.1總線驅動器在系統(tǒng)中的位置6.1、總線驅動器概述6.1.2總線驅動器在系統(tǒng)中的作用CAN總線驅動提供了CAN控制器與物理總線之間的接口，是影響系統(tǒng)網絡性能的關鍵因素之一。6.1.3本章要討論的幾個問題在實際應用中采有何種總線驅動器？如何設計接口電路？如何配置總線終端？影響總線長度和節(jié)點數的因素有哪些？6.1、總線驅動器概述6.1.2總線驅動器在系統(tǒng)中的作用6.2CAN總線驅動器82C2506.2.1總述82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，它最初是為汽車中的高速應用（達1Mbps）而設計的。器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。82C250的主要特性如下：與ISO11898標準完全兼容；高速率（最高可達1Mbps）；具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力；采用斜率控制（SlopeControl），降低射頻干擾（RFI）；過熱保護；總線與電源及地之間的短路保護；

低電流待機模式；未上電節(jié)點不會干擾總線；總線至少可連接110個節(jié)點；6.2CAN總線驅動器82C2506.2.1總述6.2CAN總線驅動器82C2506.2.282C250功能框圖保護電路驅動器基準電壓TXD(1)GND(2)CANL(6)斜率/等待接收器Vref(5)CANH(7)VCC(3)RS(8)RXD(4)6.2CAN總線驅動器82C2506.2.2826.2CAN總線驅動器82C2506.2CAN總線驅動器82C2506.2CAN總線驅動器82C2506.2.382C250基本性能參數6.2CAN總線驅動器82C2506.2.3826.2CAN總線驅動器82C2506.2.482C250引腳功能表6.2CAN總線驅動器82C2506.2.4826.2CAN總線驅動器82C2506.2.582C250功能描述82C250驅動電路內部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路若結溫超過大約160℃，則兩個發(fā)送器輸出端極限電流將減小，因而限制了芯片的溫升采用雙線差分驅動，有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾引腳8（Rs）用于選定82C250的工作模式3種工作模式：高速、斜率控制和待機

高速工作模式：特征：發(fā)送器輸出級晶體管被盡可能快地啟動和關閉建議：采用屏蔽電纜以避免射頻干擾問題的出現實現：把引腳8接地可選擇高速工作模式6.2CAN總線驅動器82C2506.2.5826.3CAN總線驅動器TJA10506.3.1總述

TJA1050是Philips公司生產的、用以替代82C250的高速CAN總線驅動器。該器件提供了CAN控制器與物理總線之間的接口以及對CAN總線的差動發(fā)送和接收功能。TJA1050除了具有82C250的主要特性以外，在某些方面的性能還作了很大的改善。TJA1050的主要特性如下：與ISO11898標準完全兼容；高速率（最高可達1Mbps）；

總線與電源及地之間的短保護；由于優(yōu)化了輸出信號CANH和CANL之間的耦合，大大降低了信號的電磁輻射（EMI）；具有強電磁干擾下，寬共模范圍的差動接收能力；對于TXD端的顯性位，具有超時檢測能力；輸入電平與3.3V器件兼容；未上電節(jié)點不會干擾總線（對于未上電節(jié)點的性能作了優(yōu)化）；過熱保護；總線至少可連接110個節(jié)點6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.1總述6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.2TJA1050各引腳功能表

6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.2TJ6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.3TJA1050功能描述

TJA1050總線驅動器與ISO11898標準完全兼容TJA1050主要可用于通信速度在60kbps~1Mbps高速應用領域有與82C250相同的限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路，從而取到保護作用其過熱保護措施與82C250也大致相同引腳8（S）用于選定TJA1050的工作模式

2種工作模式：高速、待機高速工作模式：特征：高速模式是TJA1050的正常工作模式實現：把引腳8接地可選擇高速工作模式待機模式：特征：發(fā)送器被關閉，器件的所有其他部分仍繼續(xù)工作實現：引腳8接高電平好處：可防止由于CAN控制器失控而造成網絡阻塞6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.3TJ6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.4TJA1050功能描述

在TJA1050中設計了一個超時定時器，用以對TXD端的低電位（此時CAN總線上為顯性位）進行監(jiān)視該功能的作用：可以避免由于系統(tǒng)硬件或軟件故障而造成TXD端長時間為低電位時，總線上所有其他節(jié)點也將無法進行通信的情況出現運行機制：TXD端信號的下降沿可啟動該定時器。當TXD端低電位持續(xù)的時間超過了定時器的內部定時時間時，將關閉發(fā)送器，使CAN總線回到隱性電位狀態(tài)。而在TXD端信號的上升沿定時器將被復位，使TJA1050恢復正常工作。典型定時時間：定時器的典型定時時間為450μs6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.4TJ6.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.1TJA1040與C250/251相比有以下改進：如果不上電，則在總線上完全無源（如果Vcc關閉，則從總線上無法發(fā)現）；在待機模式時，電流消耗非常低（最大15μA）改進的電磁輻射（EME）性能；改進的抗電磁干擾（EMI）性能；兼容性：TJA1040可以向下兼容C250/251，并可以在很多已有的C250/251應用中使用，而對硬件和軟件不需要作任何修改6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.2模式控制引腳總線驅動器的引腳8用于控制總線驅動器的工作模式。這個引腳：在TJA1040上的助記符是“STB”，是指待機模式；在C250/251上助記符是“Rs”，是指斜率控制電阻；在TJA1050上的助記符是“S”，是指靜音模式。雖然它們有不同的助記符，但模式控制是相同的，也就是說，普通模式或高速模式通過在引腳8置低電平進入。如果將這個引腳置高電平，則總線驅動器會進入待機（C250/251、TJA1040）或靜音模式（TJA1050）。6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.3斜率控制模式只有C250/251提供斜率控制模式。它通過在Rs引腳和GND電平之間連接電阻來調整斜率。由于TJA1050和TJA1040有很好的對稱性，所以不需要斜率控制，它們都有一個確定的斜率。

6.4.4待機模式C250/251和TJA1040提供了一個專用的待機模式。在這種模式中，電流消耗減少到最低，例如TJA1040最大<15μA，C250最大<170μA。6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.5CAN總線的硬件電路6.5.1C250/251的典型應用電路6.5CAN總線的硬件電路6.5.1C250/2516.5CAN總線的硬件電路6.5.2TJA1050的典型應用電路6.5CAN總線的硬件電路6.5.2TJA1050的6.5CAN總線的硬件電6.5.3TJA1040的典型應用電路6.5CAN總線的硬件電6.5.3TJA1040的典6.5CAN總線的硬件電路6.5.4驅動器芯片替換注意事項當用TJA1050代替C250/251時，要注意檢查以下事項：

1.如果250的模式控制引腳8接有一個斜率控制電阻Rs控制斜率，則要將這個電阻去掉。

2.由于TJA1050的對稱性能非常好，所以無需共模扼流圈。C250/251用TJA1040代替的硬件檢查注意事項：

1.如果引腳SPLIT要用于穩(wěn)定共模電壓的DC，那么這個SPLIT引腳（對應于C250/251的Vref引腳）要連接到分離終端的中間抽頭上，如果SPLIT不使用，那么只在保持開路就可以了

2.TJA1040無需共模扼流圈

3.如果C250的模式控制引腳8接有一個斜率控制電阻RS控制斜率，則要將這個電阻去掉6.5CAN總線的硬件電路6.5.4驅動器芯片替換注6.5CAN總線的硬件電路6.5.5CAN總線的硬件電路6.5CAN總線的硬件電路6.5.5CAN總線的硬件6.5CAN總線的硬件電路6.5.6注意事項82C250是CAN總線收發(fā)器，是CAN控制器與CAN總線的接口器件，其RS引腳用于選擇82C250的三種工作模式：高速，斜率控制和等待。RS腳接地，82C250處于高速,使用屏蔽電纜來抗干擾；RS腳串接一個電阻（16.5k---140k）后再接地，用于控制上升和下降斜率，從而減小射頻干擾；RS腳接高電平，82C250處于等待，此時，發(fā)送器關閉，接收器處于低電流工作，可以對CAN總線上的顯性位做出反應，通知MCU。MCU需通過切換RS引腳上的電平來重置82C250工作模式。若82C250處于CAN總線的網絡終端，總線接口部分需加一個120歐姆的匹配電阻。6.5CAN總線的硬件電路6.5.6注意事項第六章CAN總線驅動器6.1、總線驅動器概述6.2、CAN總線驅動器82C2506.3、CAN總線驅動器TJA10506.4、PCA82C250/251與TJA1040、TJA1050的比較6.5、硬件電路第六章CAN總線驅動器6.1、總線驅動器概述6.1、總線驅動器概述6.1.1總線驅動器在系統(tǒng)中的位置傳感器執(zhí)行元件MMICAN驅動器CAN控制器模塊控制器TxRx傳感器執(zhí)行元件MMIPCA82C250SJA1000微控制器TxRxCAN總線6.1、總線驅動器概述6.1.1總線驅動器在系統(tǒng)中的位置6.1、總線驅動器概述6.1.2總線驅動器在系統(tǒng)中的作用CAN總線驅動提供了CAN控制器與物理總線之間的接口，是影響系統(tǒng)網絡性能的關鍵因素之一。6.1.3本章要討論的幾個問題在實際應用中采有何種總線驅動器？如何設計接口電路？如何配置總線終端？影響總線長度和節(jié)點數的因素有哪些？6.1、總線驅動器概述6.1.2總線驅動器在系統(tǒng)中的作用6.2CAN總線驅動器82C2506.2.1總述82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，它最初是為汽車中的高速應用（達1Mbps）而設計的。器件可以提供對總線的差動發(fā)送和接收功能。82C250的主要特性如下：與ISO11898標準完全兼容；高速率（最高可達1Mbps）；具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾，保護總線能力；采用斜率控制（SlopeControl），降低射頻干擾（RFI）；過熱保護；總線與電源及地之間的短路保護；

低電流待機模式；未上電節(jié)點不會干擾總線；總線至少可連接110個節(jié)點；6.2CAN總線驅動器82C2506.2.1總述6.2CAN總線驅動器82C2506.2.282C250功能框圖保護電路驅動器基準電壓TXD(1)GND(2)CANL(6)斜率/等待接收器Vref(5)CANH(7)VCC(3)RS(8)RXD(4)6.2CAN總線驅動器82C2506.2.2826.2CAN總線驅動器82C2506.2CAN總線驅動器82C2506.2CAN總線驅動器82C2506.2.382C250基本性能參數6.2CAN總線驅動器82C2506.2.3826.2CAN總線驅動器82C2506.2.482C250引腳功能表6.2CAN總線驅動器82C2506.2.4826.2CAN總線驅動器82C2506.2.582C250功能描述82C250驅動電路內部具有限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路若結溫超過大約160℃，則兩個發(fā)送器輸出端極限電流將減小，因而限制了芯片的溫升采用雙線差分驅動，有助于抑制汽車等惡劣電氣環(huán)境下的瞬變干擾引腳8（Rs）用于選定82C250的工作模式3種工作模式：高速、斜率控制和待機

高速工作模式：特征：發(fā)送器輸出級晶體管被盡可能快地啟動和關閉建議：采用屏蔽電纜以避免射頻干擾問題的出現實現：把引腳8接地可選擇高速工作模式6.2CAN總線驅動器82C2506.2.5826.3CAN總線驅動器TJA10506.3.1總述

TJA1050是Philips公司生產的、用以替代82C250的高速CAN總線驅動器。該器件提供了CAN控制器與物理總線之間的接口以及對CAN總線的差動發(fā)送和接收功能。TJA1050除了具有82C250的主要特性以外，在某些方面的性能還作了很大的改善。TJA1050的主要特性如下：與ISO11898標準完全兼容；高速率（最高可達1Mbps）；

總線與電源及地之間的短保護；由于優(yōu)化了輸出信號CANH和CANL之間的耦合，大大降低了信號的電磁輻射（EMI）；具有強電磁干擾下，寬共模范圍的差動接收能力；對于TXD端的顯性位，具有超時檢測能力；輸入電平與3.3V器件兼容；未上電節(jié)點不會干擾總線（對于未上電節(jié)點的性能作了優(yōu)化）；過熱保護；總線至少可連接110個節(jié)點6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.1總述6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.2TJA1050各引腳功能表

6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.2TJ6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.3TJA1050功能描述

TJA1050總線驅動器與ISO11898標準完全兼容TJA1050主要可用于通信速度在60kbps~1Mbps高速應用領域有與82C250相同的限流電路，可防止發(fā)送輸出級對電源、地或負載短路，從而取到保護作用其過熱保護措施與82C250也大致相同引腳8（S）用于選定TJA1050的工作模式

2種工作模式：高速、待機高速工作模式：特征：高速模式是TJA1050的正常工作模式實現：把引腳8接地可選擇高速工作模式待機模式：特征：發(fā)送器被關閉，器件的所有其他部分仍繼續(xù)工作實現：引腳8接高電平好處：可防止由于CAN控制器失控而造成網絡阻塞6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.3TJ6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.4TJA1050功能描述

在TJA1050中設計了一個超時定時器，用以對TXD端的低電位（此時CAN總線上為顯性位）進行監(jiān)視該功能的作用：可以避免由于系統(tǒng)硬件或軟件故障而造成TXD端長時間為低電位時，總線上所有其他節(jié)點也將無法進行通信的情況出現運行機制：TXD端信號的下降沿可啟動該定時器。當TXD端低電位持續(xù)的時間超過了定時器的內部定時時間時，將關閉發(fā)送器，使CAN總線回到隱性電位狀態(tài)。而在TXD端信號的上升沿定時器將被復位，使TJA1050恢復正常工作。典型定時時間：定時器的典型定時時間為450μs6.3CAN總線驅動器TJA10506.3.4TJ6.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.1TJA1040與C250/251相比有以下改進：如果不上電，則在總線上完全無源（如果Vcc關閉，則從總線上無法發(fā)現）；在待機模式時，電流消耗非常低（最大15μA）改進的電磁輻射（EME）性能；改進的抗電磁干擾（EMI）性能；兼容性：TJA1040可以向下兼容C250/251，并可以在很多已有的C250/251應用中使用，而對硬件和軟件不需要作任何修改6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.2模式控制引腳總線驅動器的引腳8用于控制總線驅動器的工作模式。這個引腳：在TJA1040上的助記符是“STB”，是指待機模式；在C250/251上助記符是“Rs”，是指斜率控制電阻；在TJA1050上的助記符是“S”，是指靜音模式。雖然它們有不同的助記符，但模式控制是相同的，也就是說，普通模式或高速模式通過在引腳8置低電平進入。如果將這個引腳置高電平，則總線驅動器會進入待機（C250/251、TJA1040）或靜音模式（TJA1050）。6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.4PCA82C250與TJA1040、TJA1050的比較6.4.3斜率控制模式只有C250/251提供斜率控制模式。它通過在Rs引腳和GND電平之間連接電阻來調整斜率。由于TJA1050和TJA1040有很好的對稱性，所以不需要斜率控制，它們都有一個確定的斜率。

6.4.4待機模式C250/251和TJA1040提供了一個專用的待機模式。在這種模式中，電流消耗減少到最低，例如TJA1040最大<15μA，C250最大<170μA。6.4PCA82C250與TJA1040、TJA10506.5CAN總線的硬件電路6.5.1C250/251的典型應用電路6.5CAN總線的硬件電路6.5.1C250/2516.5CAN總線的硬件電路6.5.2TJA1050的典型應用電路6.5CAN總