can總線是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，以其高性能和高可靠性在自動控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。為提高系統(tǒng)的驅(qū)動能力，增大通信距離，實際應(yīng)用中多采用philips公司的82c250作為can控制器與物理總線間的接口，即can收發(fā)器，以增強對總線的差動發(fā)送能力和對can控制器的差動接收能力。為進一步增強抗干擾能力，往往在can 控制器與收發(fā)器之間設(shè)置光電隔離電路。典型的can總線接口電路原理如圖1所示。
圖1 典型的can總線接口電路原理圖
1 接口電路設(shè)計中的關(guān)鍵問題
1.1 光電隔離電路
光電隔離電路雖然能增強系統(tǒng)的抗干擾能力，但也會增加can總線有效回路信號的傳輸延遲時間，導(dǎo)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)以及實現(xiàn)熱防護的能力，其具有的電流限制電路還提供了對總線的進一步保護功能。因此，如果現(xiàn)場傳輸距離近、電磁干擾小，可以不采用光電隔離，以使系統(tǒng)達到最大的通信速率或距離，并且可以簡化接口電路。如果現(xiàn)場環(huán)境需要光電隔離，應(yīng)選用高速光電隔離器件，以減少can總線有效回路信號的傳輸延遲時間，如高速光電耦合器6n137，傳輸延遲時間短，典型值僅為48 ns，已接近ttl電路傳輸延遲時間的水平。
1.2隔離
光電隔離器件兩側(cè)所用電源vdd與vcc必須完全隔離，否則，光電隔離將失去應(yīng)有的作用。電源的隔離可通過小功率dc/dc電源隔離模塊實現(xiàn)，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(shù)據(jù)輸入端txd與光電耦合器6n137的輸出端out相連，注意txd必須同時接上拉電阻r3。一方面，r3保證6n137中的光敏導(dǎo)通時輸出低電平，截止時輸出高電平;另一方面，這也是can 總線的要求。具體而言，82c250的txd端的狀態(tài)決定著高、低電平can 電壓輸入/輸出端canh、canl的狀態(tài)(見表1)。can總線規(guī)定，總線在空閑期間應(yīng)呈隱性，即can 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的缺省狀態(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r3確保在不發(fā)送數(shù)據(jù)或出現(xiàn)異常情況時，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 總線阻抗匹配
can總線的末端必須連接2個120ω的電阻，它們對總線阻抗匹配有著重要的作用，不可省略。否則，將大大降低總線時的可靠性和抗干擾性，甚至有可能導(dǎo)致無法通信。
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30 pf的小，以濾除總線上的高頻干擾，防止電磁輻射。
(2)在82c250的canh、canl端與can總線之間各串聯(lián)1個5ω的電阻，以限制電流，保護82c250免受過流沖擊。
(3)在82c25o、6n137等的電源端與地之間加入1個100 nf的去耦合電容，以降低干擾。
2 結(jié)語
接口電路是can 總線網(wǎng)絡(luò)中的重要環(huán)節(jié)，其可靠性與安全性直接影響整個通信網(wǎng)絡(luò)的運行。本文總結(jié)了can接口電路設(shè)計中應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵問題。只有抓住設(shè)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總線網(wǎng)絡(luò)安全、可靠地運行。
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