CAN-решения на базе азиатских компонентов

Развитие микропроцессоров расширило область их применения: достаточно быстро они начали использоваться в автомобильном транспорте. Эффект применения был столь значительным, что уже в начале 80-х годов прошлого века возникла необходимость в простой, недорогой (в отличие от мультиплексирования) и надежной шины для обмена данными между различными узлами автомобиля. Так появился интерфейс CAN (Controller Area Network, сеть контроллеров) с последовательной полудуплексной асинхронной передачей данных.

Высокая надежность CAN и ее устойчивость к помехам обеспечиваются за счет передачи данных дифференциальным сигналом по витой паре, имеющей терминирующие резисторы на концах шины. Работа с дифференциальным сигналом высоких уровней требует специальных приемопередатчиков (трансиверов). На рис. 1 показаны четыре узла на шине CAN, каждый из которых может быть выполнен на основе двух компонентов:

1. Микроконтроллера с интегрированным контроллером, аппаратно управляющим функциями протокола CAN;
2. Внешнего CAN-трансивера (например, CA-IF1042VS-Q1) для согласования сигналов логического уровня микроконтроллера с дифференциальными сигналами шины.

 
Рис. 1. Типовая шина CAN (решение от компании Chipanalog)

В представленной схеме вместо одного резистора в качестве терминатора применены два раздельных и емкость. Это обеспечивает фильтрацию высокочастотного шума и улучшает электромагнитную совместимость.

В настоящее время существуют три стандарта интерфейса:

• CAN 2.0 в вариациях «A» (Standard CAN) или «B» (Extended CAN) с основным различием в длине идентификатора: 11 и 29 бит, соответственно. Скорость передачи данных для высокоскоростной шины достигает 1 Мбит/с, низкоскоростной - 125 кбит/с;
• CAN FD (Flexible Data-Rate) с битрейтом до 8 Мбит/с;
• Современный высокоскоростной CAN XL — до 20 Мбит/с.

Длина шины зависит от скорости передачи данных и внешних условий, например, при 1 Мбит/с — 40 м, при 50 кбит/с — 1 км. Устройства, подключаемые к шине без терминаторов, должны иметь длину проводов не более 0.3 м. Стандарт ISO 11898 определяет число узлов на шине до 30 единиц, но современные трансиверы способны поддерживать до 110 узлов. На сегодняшний день в автомобиле их может потребоваться несколько десятков.

Шина CAN оказалась настолько удачным решением, что стала применяться не только в автомобилях, но и в промышленности, медицине, авиации, космонавтике, бытовых умных системах и других отраслях. Во многих современных микроконтроллерах логический уровень и часть физического CAN-контроллера интегрированы, необходимо добавить только трансивер. Азиатские производители предлагают множество решений, и некоторые из них можно приобрести в ДКО Электронщик (таблица 1).

Таблица 1. Микроконтроллеры с интерфейсом CAN (2.0B, если не указано иное)

Как уже говорилось выше, для работы с сигналами шины существуют специальные трансиверы. Азиатские компании предлагают широкий спектр этой продукции, в том числе для CAN FD, а также изолированные варианты с внешним или встроенным изолированным DC/DC-преобразователем (таблица 2).

Таблица 2. Трансиверы CAN

Для надежной защиты от паразитных помех на шине рекомендуется использовать дополнительные внешние компоненты, например, супрессоры, специально разработанные для CAN (таблица 3), а также варисторы, например, SFI0603EA240-MSP в корпусе SMD 0603 производства компании SFI Electronics. Необходимые компоненты защиты зависят от условий эксплуатации и могут быть комбинированными (рис. 2).

 
Рис. 2. Решение по защите CAN-устройства от компании MORNSUN

Таблица 3. Двунаправленные (если не указано иное) супрессоры для шины CAN

Дополнительную информацию о CAN-компонентах можно просмотреть на сайте.

Производители: 3PEAK, ARTERY, CHIPANLG, GIGADEV, WCH

Разделы: Интерфейсы CAN, Микроконтроллеры

Опубликовано: 26.06.2025