logo资料库

TJA1050 CAN高速收发器应用指南.PDF

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.55M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
第1页 / 共18页
第2页 / 共18页
第3页 / 共18页
第4页 / 共18页
第5页 / 共18页
第6页 / 共18页
第7页 / 共18页
第8页 / 共18页
资料共18页，剩余部分请下载后查看
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com TJA1050 CAN 高速收发器应用指南 目录 1 介绍 ............................................................................................................................................. 2 2 CAN 高速收发器的一般应用 ........................................................................................................ 2 3 TJA1050 ...................................................................................................................................... 5 3.1 特征 ................................................................................................................................... 5 3.2 工作模式 ............................................................................................................................ 5 3.2.1 高速模式.................................................................................................................. 5 3.2.2 静音模式.................................................................................................................. 5 3.3 TxD 显性超时..................................................................................................................... 6 3.4 与 3.3V 器件兼容 ............................................................................................................... 6 4 EMC 方面..................................................................................................................................... 6 4.1 split termination 的概念...................................................................................................... 6 4.2 CANH 和 CANL 上的电容 .................................................................................................. 7 4.3 普通模式扼流器 ................................................................................................................. 8 5 电源和推荐的旁路电容................................................................................................................. 9 5.1 平均和峰值电源电流 .......................................................................................................... 9 5.2 旁路电容 ............................................................................................................................ 9 6 地电平偏移的问题........................................................................................................................ 9 7 不上电的收发器 ..........................................................................................................................11 7.1 普通模式电压的非对称偏置...............................................................................................11 7.2 RxD 显性箝位 .................................................................................................................. 13 7.3 与 Vcc 反向的电源 ........................................................................................................... 14 8 用 TJA1050 代替 PCA82C250................................................................................................... 14 8.1 引脚 ................................................................................................................................. 14 8.2 工作模式 .......................................................................................................................... 14 8.3 斜率控制电阻................................................................................................................... 14 8.4 接口 ................................................................................................................................. 14 9 总线网络的问题 ......................................................................................................................... 15 9.1 最大节点数量................................................................................................................... 15 9.2 最大总线线路长度............................................................................................................ 16 9.3 拓扑结构方面................................................................................................................... 16 9.3.1 由于信号反射造成的振荡....................................................................................... 17 9.3.2 线形拓扑................................................................................................................ 17 10 参考文献 .................................................................................................................................. 18 第 1 页 共 1 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 1 介绍 ISO 11898[1]是一个使用 CAN 总线协议的汽车内高速通讯国际标准 这个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 1.1 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 物理信令子层和数据链路层通常是由协议控制器来实现 像用 Philips 的 SJA1000[2] 协议控制器和 物理传输媒体之间使用物理媒体连接子层接口 产品有像 Philips 的 TJA1050[3]或 PCA82C250[4]等收发器 本文档着重介绍如何使用收发器 TJA1050 实现物理连接子层 图 1.1 CAN 的分层结构 跟 PCA82C250 一样 TJA1050 符合 ISO 11898 标准 因此 它可以和其他遵从 ISO 11898 标准的收发 器产品协同操作 电磁兼容性 EMC 是 TJA1050 的主要设计目标 在关键的 AM 波段上 它的辐射比 PCA82C250 低 20dB 以上 除了 EMC 之外 TJA1050 的另外一个重要的特性 在不上电时 总线呈现无源特性 这使 TJA1050 对 于在点火之后就失电的 clamp-15 节点来说是一个更优的收发器 而持续上电的节点 clamp-30 则要求有 一个专用的低功耗模式 以使整个系统的功率消耗保持尽可能低 在这种应用中 PCA28C250 由于具有准 备模式 所以仍然是一个很好的选择 在 clamp-30 应用中 TJA1050 通过收发器不上电来实现极低的功耗 而远程唤醒功能则是使用一根独立的远程唤醒线 由于 TJA1050 和 PCA82C250 的引脚互相兼容 那么 TJA1050 可以直接在已有的应用中使用 而不需要 修改 PCB 因此 用户可以立即从 TJA1050 突出的特性中获益 2 CAN 高速收发器的一般应用 CAN 高速收发器的一般应用显示在图 2.1 中 其中 协议控制器通过一条串行数据输出线 TxD 和一 条串行数据输入线 RxD 连接到收发器 而收发器则通过它的两个有差动接收和发送能力的总线终端 CANH 第 2 页 共 2 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 和 CANL 连接到总线线路 它的引脚 S 8 用于模式控制 参考输出电压 Vref 提供一个 Vcc/2 的额定输出 电压 这个电压是作为带有模拟 Rx 输入的 CAN 控制器的参考电平 由于 SJA1000 具有数字输入 因此它不 需要这个电压 收发器使用 5V 的额定电源电压 图 2.1 CAN 高速收发器的典型应用 协议控制器向收发器的 TxD 引脚输出一个串行的数据流 收发器的内部上拉功能将 TxD 引脚置为逻辑 高电平 即总线输出驱动器在开路时是无源的 在隐性状态中 见图 2.3 CANH 和 CANL 输入通过典型内 部阻抗为 25k 的接收器连接入网络 偏置到 Vcc/2 的电平电压 另外 如果 TxD 是逻辑低电平 将激活 总线的输出级 并在总线上产生一个显性信号电平 见图 2.3 输出驱动 CANH 由 Vcc 提供一个源输出 而 CANL 则向 GND 提供一个下拉输出 图 2.2 用 TJA1050 方框图作为一个例子 如果没有总线节点发送一个显性位 则总线处于隐性状态 如果一个或多个总线节点发送一个显性位 总线就会覆盖隐性状态而进入显性状态 线与特性 接收器比较器将差动的总线信号转换成逻辑电平信号 并在 RxD 输出 总线协议控制器将接收到的串 行数据流译码 接收器比较器总是激活的 即当总线节点发送一个报文时 它同时监控总线 这个功能可 以用于支持 CAN 的非破坏性逐位仲裁策略 典型的总线采用一对双绞线 考虑到 ISO 11898 中定义的线性拓扑结构 总线两端都端接一个 120 的额定电阻 这就要求总线额定负载是 60 终端电阻和电缆阻抗的紧密匹配确保了数据信号不会在总线 的两端反射 第 3 页 共 3 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 图 2.2 TJA1050 的方框图 图 2.3 根据 ISO 11898 的额定总线电平 第 4 页 共 4 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 3 TJA1050 3.1 特征 TJA1050 的主要特征有 完全符合 ISO 11898 标准 高速率 最高达 1Mbit/s 电磁辐射 EME 极低 电磁抗干扰 EMI 性极高 不上电的节点不会对总线造成扰动 TxD 引脚有防止箝位在显性总线电平的超时功能 静音模式中提供了只听模式和 Babbling Idiot 保护 保护总线引脚 防止汽车环境中的瞬态干扰 输入级和 3.3V 以及 5V 的器件兼容 输出驱动器受到温度保护 防止电池对地的短路 至少可以连接 110 个节点 3.2 工作模式 TJA1050 有两种工作模式 都由引脚 S 来控制 高速模式 静音模式 它不支持 PCA82C250 有的可变斜率控制 所以 TJA1050 有固定的斜率 尽管如此 其输出级优良的 对称性使它的 EMC 性能比前面的产品更好 3.2.1 高速模式 高速模式是普通的工作模式 将引脚 S 连接到地可以进入该模式 由于引脚 S 有内部下拉功能 见图 2.2 所以当它没有连接时 高速模式也是默认的工作模式 在这个模式中 总线输出信号有固定的斜率 并且以尽量快的速度切换 这种模式适合用于最大的位 速率和 或最大的总线长度 而且此时它的收发器循环延迟最小 3.2.2 静音模式 在静音模式中 发送器是禁能的 所以它不管 TxD 的输入信号 因此 收发器运行在非发送状态中 它此时消耗的电源电流和在隐性状态时的一样 将引脚 S 接高电平 就可以进入静音模式 Babbling Idiot 保护 静音模式中 节点可以被设置成对总线绝对无源的状态 当 CAN 控制器不受控制 占用总线无意识地 发送报文 babbling idiot 时 这个模式就显得非常重要 微控制器激活了静音模式后 此时微控制器 不再直接访问 CAN 控制器 TJA1050 将会释放总线 因此 在今天的电子应用要求系统有高可靠性的情 况下 静音模式变得非常有用 只听模式 在静音模式中 RxD 如常监控总线 因此 静音模式就提供了具有诊断功能的只听模式 它确保节点 的显性位完全不会影响总线 第 5 页 共 5 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 3.3 TxD 显性超时 除了静音模式外 TJA1050 还提供 TxD 显性超时功能 这个保护功能可以防止出错的 CAN 控制器通 过发送持续的显性 TxD 信号将总线箝位在显性电平 图 3.1 TxD 显性超时功能 图 3.1 显示了 TxD 显性超时功能 超过允许最大的 TxD 显性时间后 发送器将被禁能 下一个显性输 出只有在释放了 TxD 后才可以产生 根据 CAN 协议[1] TxD 只允许最多 11 个连续的显性位 最坏的情况是一个错误帧紧接在 5 个连续的 显性位后 TxD 呈显性所允许的最小的间会将最小位速率限制在 60kbit/s 3.4 与 3.3V 器件兼容 在汽车应用中 越来越多地使用电源电压低于 5V 的器件 通过减少 TxD 和引脚 S 的输入阀值 TJA1050 可以和 3.3V 的器件 像 CAN 控制器 µC 通信 因此 它对 5V 供电的微控制器和 CAN 控制 器以及 3.3V 供电的派生器件都适用 但是 由于 TxD 内部有一个上拉电阻连接到 Vcc 5V 而且 RxD 有一个基于 Vcc 的推挽级 所以 3.3V 的器件必须能承受 5V 的 RxD 和 TxD 4 EMC 方面 实现高的 EMC 性能不只是收发器的问题 系统实现的细节 终端 拓扑 外部电路 也非常重要 本章将展示使用 TJA1050 时突出的 EMC 性能 4.1 split termination 的概念 实验指出 改良的总线终端概念 念使系统有更好的抗干扰性 分裂终端(split termination) 可以有效减少辐射 另外 这个概 分裂终端的概念如图 4.1 所示 总线端节点的两个终端电阻都被分成两个等值的电阻 即用两个 60 的电阻代替一个 120 的电阻 通过 stubs 连接到总线上的 Stub 节点也可以选用相似的分裂终端配置 Stub 65 1的规定范围中 有 10 个节点时 8 个 节点的电阻选择必须使包括所有终端电阻的总线负载在 50 stub 节点和 2 个总线终端节点 典型的电阻值是 1.3k 1 参考将在 2000 年出版的 ISO 11898 第 6 页 共 6 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 图 4.1 典型的 split termination 概念 这个方案的特点是 普通模式信号可以在终端的中间分接点处得到 这个普通模式信号通过一个电容 CG 10nF 100nF 连接到地 但很明显 电容要连接到 静态 的地电平 例如 如果终端放置在总线 节点之内 建议将分离地连接到具有最低电感的模块连接器的地引脚 TJA1050 的电平有高度的对称性 总线的两条线与参考地的对称方式变得越来越重要 因此 为了要 使用 TJA1050 优秀的抗辐射性能 则要考虑每个 ECU 分裂终端电阻的匹配容差 值得注意的是 由于使用了分裂终端 TJA1050 的 EMC 性能得到优化而且不会产生扼流 因此 我 们极力推荐使用分裂终端 其输出级有优良的对称性 用不同的辐射测量方法都检测不到扼流 但如果 EMC 性能仍不足够 也可以选择使用额外的方法 像电容和普通模式扼流器 4.2 CANH 和 CANL 上的电容 CANH 和 CANL 输出到 GND 的 一对 匹配电容 CH 和 CL 经常被用于提高抗电磁干扰的性能 相应噪声源的阻抗 RF 和 CANH 和 CANL 对地的电容组成了一个 RC 低通滤波器 在抗干扰的性能的问 题上 电容的值应该尽可能大 才能获得低的角频率 另一方面 输出级的整个电容负载和阻抗为数据信 号建立了一个低通滤波器 因此 相关的角频率要比数据传输频率高 这使电容值必须由节点的数量和数 据传输频率决定 当 TJA1050 的输出级阻抗大约是 20 总线系统有 10 个节点 速度是 500kbit/s 则 电容的值不应该超过 470pF 这里要注意 电容由于减少上升和下降次数 信号的循环延迟将增加 第 7 页 共 7 页
    广州周立功单片机发展有限公司 Tel: (020)38730976 38730977 Fax:38730925 http://www.zlgmcu.com 图 4.2 外部电容构成了 RC 低通滤波器 4.3 普通模式扼流器 普通模式扼流器对普通模式信号有高阻抗 对差动信号有低阻抗 因此 由 RF 噪声和 或收发器驱动 器的不理想对称产生的普通模式信号都被显著地衰减 所以 普通模式扼流器可以减少辐射以提高抗干扰 性 图 4.3 显示了如何将普通模式扼流器 分裂终端和 CANH CANL 对 GND 的电容结合起来 如果首先 要提高抗干扰性 建议将电容放置在收发器和普通模式扼流器之间 如果 另一方面 要减少辐射 则建 议将电容放置在扼流器和分裂终端之间 虚线 普通模式扼流器也有一个缺点 扼流器的电感和引脚的电容将引起谐振 这无论是对差动信号还是普 通模式信号 都将在总线引脚和扼流器之间引起不必要的振荡 差动信号的振荡可能引起 RxD 的多次切换 前面的收发器产品在使用非屏蔽双绞线时 通常需要一个普通模式扼流器来满足汽车厂商严格的辐射 和抗干扰要求 TJA1050 可以建立没有扼流器的汽车内系统 最后 是否需要扼流器是由特定的系统设备 像 线束和两条总线的对称性 电阻和电容的匹配容差 决定 图 4.3 结合了分裂终端 扼流器和电容的总线节点电路 第 8 页 共 8 页
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料