CAN中繼器常犯的錯誤設計

CAN中繼器是大型CAN網(wǎng)絡中經(jīng)常用到的設備，它可以延長傳輸距離，改變拓撲結(jié)構(gòu)和隔離干擾，但也增加了設計成本。有人說，只要2顆CAN收發(fā)器芯片就可以實現(xiàn)CAN中繼功能。到底行不行呢？

一、CAN收發(fā)器簡介

ISO 11898是一個使用CAN總線協(xié)議的汽車內(nèi)高速通訊國際標準。CAN收發(fā)器是協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的接口部分。常見的CAN收發(fā)器芯片有NXP（原Philips）的PCA82C250/251、TJA1050/1051等型號。由于PCA82C250和TJA1050總體的引腳和功能都兼容，所以我們下文以TJA1050為例。

二、2顆CAN收發(fā)器芯片的錯誤方案分析

首先，簡單介紹一下TJA1050。如圖1，TJA1050一共有8個引腳，TXD為發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD接收數(shù)據(jù)，VCC接5V電壓，GND接地。CANH和CANL為CAN的兩路差分輸出。8腳為CAN總線模式選擇，5腳為參考地。

圖1

RXD和TXD想必大家都非常熟悉，在RS-232協(xié)議中,只要把兩個設備的RS-232的TXD和RXD交叉連接，GND共地，兩個設備便可以實現(xiàn)通信。于是有人想到，如果把2顆TJA1050芯片的TXD和RXD也交叉連接，是否能實現(xiàn)中繼功能呢？

如圖2電路，看上去貌似可行，但是實際上此電路是無法使用的。

假如將此電路接入CAN總線，當有顯性電平從TJA1050（A）進入時，TJA1050（A）的RXD=0，同時TJA1050（B）的TXD=0，TJA1050（B）的CAN輸出顯性電平。由于芯片的自反饋，TJA1050（B）會讀入顯性電平將RXD=0，同時TJA1050（A）的TXD=0，如此持續(xù)下去。由于TJA1050有TXD腳的顯性保護功能（PAC8250無此功能），當超過允許最大的TXD顯性時間之后，CAN收發(fā)器將會被禁能。

圖2

三、CAN中繼器正確的設計方案

如圖4為CAN中繼器的硬件框圖，主要由MCU和CAN控制器、CAN收發(fā)器組成。MCU負責數(shù)據(jù)的緩存和轉(zhuǎn)發(fā)，CAN控制器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAN幀格式，最終通過CAN收發(fā)器接入CAN網(wǎng)絡。大多的MCU已集成了CAN控制器在芯片內(nèi)，比如NXP的LPC2119。

圖3

CAN控制器和CAN收發(fā)器之間通過光耦隔離，CAN收發(fā)器驅(qū)動采用帶隔離的DC-DC模塊。這樣，不僅實現(xiàn)了兩路CAN接口之間的電氣隔離，也實現(xiàn)了中繼器和總線的隔離。雖然這在一定程度上增加了中繼器硬件的復雜性和成本，但卻是值得的?；蛘呖梢杂弥逻h電子的CTM1051KT為代表的隔離CAN收發(fā)器，內(nèi)部包含隔離DC-DC、信號隔離電路、CAN總線收發(fā)電路、基礎的總線防護等。同傳統(tǒng)的設計相比，CTM系列具備更高的集成度、更高的可靠性和更具競爭力的價格，能夠幫助使用者降低整體的設計風險和采購成本。

圖4

四、智能CAN網(wǎng)橋中繼器

ZLG致遠電子CAN隔離網(wǎng)橋中繼器集線器系列，具有2個或者4個電氣隔離的CAN總線接口，能實現(xiàn)CAN-bus網(wǎng)絡的中繼功能，能將不同速率的CAN網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)。主要應用如下：

（1）使用該系列產(chǎn)品可達到增加負載節(jié)點和延長通信距離的作用，實現(xiàn)網(wǎng)絡中繼擴容的功能；

（2）可獨立任意配置每個通道的通訊波特率，實現(xiàn)不同通信波特率的CAN網(wǎng)絡互聯(lián)；

（3）該系列產(chǎn)品具有強大的ID過濾轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，精確的驗收ID配置使CAN總線的負荷降到最低?；蛘咦兓囟ǖ腎D和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)去除干擾數(shù)據(jù)和區(qū)別不同設備的目標；

（4）具有強大的抗干擾能力，當用戶的設備CAN受到強干擾導致死機或者損壞，接上該系列產(chǎn)品后，可以隔離干擾保護設備正常運行。

圖5

（原文來源于 ZLG致遠電子）