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一文读懂CAN收发器各项参数

2018-12-14 14:56
ZLG致远电子
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CAN收发器是连接CAN控制系统与CAN总线网络的桥梁,当选型CAN收发器时应该注意哪些参数?本文将带大家深入的了解收发器的每项参数与其在实际应用中的意义。

输入特性

对于隔离CAN收发器,输入主要指连接CAN控制器一侧的输入特性,包含电源输入与信号输入。

根据控制器的CAN接口电压可选择3.3V或5V供电的CAN模块,隔离CAN模块正常输入范围为VCC±5%,主要考虑CAN总线电平能保持在典型值范围内,同时也使次级的CAN芯片工作在标称电源电压附近。

对于单独的CAN收发芯片,需要对芯片的VIO引脚接入与TXD信号电平相同的参考电压,以匹配信号电平,若没有VIO引脚,则应保持信号电平与VCC保持一致。使用CTM系列隔离收发器时需要匹配TXD的信号电平与供电电压一致,即3.3V标准CAN控制器接口或5V标准CAN控制器接口。

传输特性

CAN收发器的传输特性主要为三个参数:发送延迟、接收延迟、循环延迟。

选择CAN收发器时我们认为其延迟参数越小越好,但小的传输延迟会带来什么好处,是什么因素限定了CAN网络的传输延迟?

图1 CAN收发器延迟特性

在CAN协议中,发送节点通过TXD发送数据的同时,RXD也在监测总线状态。若RXD监位与发送位不一致,则节点检测到一个位错误。若在仲裁场监测到的与实际发送不符,则节点停止发送,即总线上有多个节点同时发送数据,该节点没有获得数据发送优先权。

同样在数据校验和ACK响应位,均需要RXD实时获取到总线的数据状态。比如网络正常通讯中,排除节点异常,为了可靠接收到ACK响应,就要保证ACK位在一定的时间内传输到控制器的RXD寄存器中,否则发送节点将检测到一个应答错误。在1Mbps下设定采样位置为70%。则从TXD发送,到RXD接收到ACK位,控制器会在ACK位时间起始的70%时间点采样,即整个CAN网络的循环延迟要小于700ns。

在隔离CAN网络中,这个参数主要由隔离器延迟,CAN驱动器延迟,线缆长度决定。因此小的延迟时间有助于ACK位的可靠采样, 增长总线长度。如图2为使用CTM1051KAT收发器两个节点通讯的ACK响应。收发器固有的典型延迟时间约为120ns。

图2 CAN网络ACK响应

总线电平

在ISO11898-2规定的高速CAN网络中,通常我们关心差分信号的幅值,这是总线数据传输的关键。目前有少数支持3.3V供电的CAN收发芯片,可直接应用于3.3V的控制系统中。

由于CAN收发器的结构特性,CANH、CANL电平与电源相关,虽然5V与3.3V工作电压的CAN收发器输出差分电平典型值相同,但3.3V收发器CANH、CANL相对于参考GND的幅值偏低,为2V左右,如TI的TCAN334。使用这两种不同收发器组网,使用一般双绞线或屏蔽双绞线单点接地则完全可正常工作。若使用双层屏蔽双绞线,由于CANH、CANL、GND均为信号连接,则会因为两种收发器的总线电压对地幅值不同会造成通信异常。因此实际使用要避免其GND直接连接。

图3 收发器总线电平

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