帶Atmega8a/168/328的CAN繼電器模塊

描述

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帶 Atmega8a/168/328 的 CAN 繼電器模塊

作者：makeriot2020

2022 年 3 月 22 日 Arduino、CAN-BUS、物聯(lián)網(wǎng)、SPI

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CAN-Bus 允許我們在一條總線上添加很多設(shè)備（理論上最多 127 個，實際限制在 110 個左右）。決定使用 CAN-BUS 在我的 LoRa-CAN 模塊和我正在進行的農(nóng)場遙測系統(tǒng)中的遠程節(jié)點之間進行通信是合乎邏輯的。在之前的項目中，我介紹了LoRa-CAN 網(wǎng)關(guān)，它將用于發(fā)送/接收來自主控制單元SX127x-RA-02-Module 的消息。

今天，我將專注于節(jié)點設(shè)備的設(shè)計，這是一個 Arduino 兼容板，內(nèi)置 CAN 控制器和收發(fā)器（MCP2515 和 TJA1050），以及由 LiPo 電池供電的選項（18650 或單 3.7v Lipo cell），由MH-CD42 Module提供充電，類似于上面提到的SX128x項目中使用的那個。通過將跳線 H2 置于 V-REG 位置，該模塊還可以直接從高達 12v 的直流電供電……

如前一個項目所述，MH-CD42 模塊可提供高達 2A 的電流為電池充電，并在直接旁路電路上提供 5V 直流電，以便在電池充電時為電路的其余部分供電。此功能非常適合我的預(yù)期用途，因為當離網(wǎng)太陽能逆變器沒有主動為主電池充電并提供 220 伏交流電時，我只需要在夜間使用電池供電。

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PCB 設(shè)計得盡可能緊湊，其總占地面積與標準 Arduino UNO 相同。由于空間非常寶貴，并且為了確保在使用電池供電時消耗的額外組件絕對最少，我沒有在板載任何 USB 到串行轉(zhuǎn)換器。固件可以通過 AVRASp、USBASP、Arduino 作為 ISP 甚至外部 USB 到串行轉(zhuǎn)換器（前提是您將引導(dǎo)加載程序加載到 Atmega 芯片）上傳。

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ATMEGA 芯片上所有未使用的 GPIO 引腳都分成了接頭，除了 D10（在 MCP2515 CAN 控制器上用作 CE/SS）、連接到 MCP2515 的中斷的 D9 和 D4，用于控制板載繼電器。

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MH-CD42 模塊和 LiPo 或 18650 電池是完全可選的，通過將 H2 跳線移動到上面已經(jīng)提到的 VREG 位置，設(shè)備可以在沒有這些的情況下運行。這會將直流電壓（高達 12v）從直流輸入適配器轉(zhuǎn)移到內(nèi)置的 5v LDO 穩(wěn)壓器，以為設(shè)備供電。

如果將 H2 跳線置于 VBAT 位置，則需要安裝 MH-CD42 模塊為 PCB 的其余部分供電，同時保持鋰聚合物電池或 18650 電池充電……

請注意：

使用 MH-CD42 模塊時，通過直流輸入適配器的總直流輸入電壓不應(yīng)超過 5.5v DC！這是 MH-CD42 模塊的操作參數(shù)的限制。不注意這一點會導(dǎo)致 MH-CD42 模塊損壞。

您還可以直接從任何 5v 插頭引腳使用穩(wěn)壓 5v DC 為模塊供電。請注意，在這種情況下，

1) 電池不會充電。

2) LDO 穩(wěn)壓器將不工作。

微控制器

該模塊可以使用任何 ATMEGA8a/88/168/328 AVR 微控制器，因為引腳是相同的。我相信這是一個優(yōu)勢，尤其是在當前的芯片價格下，我對 ATMEGA328P-AU 的最后報價是 69 美元！?。?！相比之下，ATMEGA8a 或 ATMEGA168 的價格為 4 到 5 美元（我們還必須記住，328p 非常有名，因此需求量更大。8a/88 或 168 鮮為人知，少得多內(nèi)存和閃存區(qū)域，因此會更便宜。不過，我在帶有 Mini 內(nèi)核的 Atmega8a 上的 I2C 有奇怪的問題，以至于 I2C 根本無法工作？

如果您打算在此板上使用 I2C，請從一開始就安裝 328p，省去很多麻煩！

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這是繼電器驅(qū)動電路。如您所見，它是光學(xué)隔離的，并且低電平有效。這意味著您必須將 D4 拉低才能使繼電器通電。另請注意，雖然繼電器與微控制器光隔離，但線圈不是電隔離的。磁性開關(guān)的負載將真正實現(xiàn)電隔離，當然前提是您不會做一些愚蠢的事情，例如將 PCB 的公共地用作繼電器的公共地……

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這是處理器和電源示意圖。該電路基本上是一個標準的 Arduino Nano，在下一個原理圖頁上對 CAN 控制器進行了修改。請注意，MH-CD42 未在示意圖中顯示。VBAT 網(wǎng)絡(luò)直接連接到設(shè)備上的 VIN 引腳，BAT 網(wǎng)絡(luò)連接到電池的正極。來自模塊的 VOUT-5v 直接進入 5v 網(wǎng)絡(luò)。所有的理由都是共同的。

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這是 CAN 控制器和收發(fā)器電路。MCP2515 通過 D13、D12 和 D11 直接連接到微控制器上的 SPI 總線，其中 D10 作為 CE/SS，D9 作為中斷或 IRQ。需要注意的是，盡管 MCP2515 是支持 3v 的器件，但 TJA1050 Can 收發(fā)器僅支持 5v。這會阻止我們在 3v 下運行 PCB，當然，除非我們將 TJA1050 更換為支持 3v 的設(shè)備……

代碼

該板已使用Cory J Fowler 的 mcp_can Arduino 庫進行了廣泛測試。它確實工作得很好。

由于我目前正在進行這兩個模塊的最終集成，因此我還沒有準備好發(fā)布我的最終代碼，在這篇文章中展示了 CAN-Bus 和 LoRa-to-CAN 網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的操作。一旦我很高興所有問題都得到明確解決，我將發(fā)布我的代碼。

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