CAN-bus應用方案

　　概述　　
　　 作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網絡通訊控制方式，CAN-bus已被廣泛應用到各個自動化控制系統中。例如，在汽車電子、自動控制、智能大廈、電力系統、安防監控等各領域，CAN-bus都具有不可比擬的優越性。　　
　　 根據各個不同應用領域的設計特點，本文提出了幾種CAN-bus應用系統的硬件方案。　　
　　基本CAN-bus節點　　
　　應用范圍　
　　 各種自動控制網絡，比如樓宇自動化、儀表自動控制、數據遠程傳輸、電機控制等
　　 可實現遠距離傳輸（≤ 10KM），工作速率可調（1Mbps≥ 通訊速率≥ 5Kbps）
　　 升級原有的RS-485網絡
　　 2線式通訊　　
　　基本電路
　　
　　　

　　
　　電路特點 　　
　　 可與應用廣泛的C51系列單片機直接接口，電路簡單，使用方便；
　　 采用DC-DC模塊與光電隔離器件，可抑制電磁干擾，保護系統電路不受網絡影響；
　　 2線式通訊，各總線節點需自備電源供應；
　　 根據通訊速率調整斜率電阻R33的值，一般在16K～140K之間。 　　
　　元件選型 　　
　　 CAN控制器采用PHILIPS的SJA1000，工作于BasicCAN模式或PeliCAN模式下，可直接與INTEL的C51核MCU或Motorola的MCU接口。　
　　 CAN收發器采用PHILIPS的P82C250/251，可以在低至5Kbps的傳輸速率下工作，滿足遠距離傳輸數據時的低速率要求。　　
　　 采用高速光耦來實現收發器與控制器之間的電氣隔離，保護控制系統電路。光耦選擇高速器件，推薦型號：6N137或TLP113，以滿足在最高速率1Mbps下的電氣響應。　　
　　 為了保證系統能夠可靠工作，并提高抗干擾能力，電路中采用隔離型DC/DC模塊向收發器電路供電。推薦采用定電壓輸入隔離非穩壓單輸出型DC/DC模塊，隔離電壓≥1000VDC，推薦型號：金升陽的B0505S-1W或B0505LS-1W，可以向收發器電路提供≤200mA的電流；也可以選擇IB0505LS-W75，可向收發器電路提供穩定、低噪聲的5VDC，輸出電流≤150mA，并帶有輸出短路保護，且引腳與B0505LS-1W完全兼容。　　
　　 微處理器可以選用PHILIPS的P87C51x2，6 Clock下的最高時鐘頻率可達30MHz，具有3個定時/計數器，雙DPTR，足以滿足CAN-bus在最高速率1Mbps下的應用。　　
　　向網絡供電的DeviceNet節點 　　
　　應用范圍　　
　　 DeviceNet中的供電節點；
　　 采用5線通訊；
　　 高速數據通訊；
　　 可以向網絡中的其他節點供電。　
　　基本電路
　　
　　

　　
　　
　　DeviceNet特點　
　　 5線式通訊（信號線CAN_H、CAN_L；屏蔽線DRAIN、電源線CAN_V+、CAN_V-）；
　　 主干線/分支線結構；
　　 最多可支持64個節點；
　　 同時支持網絡供電（傳感器）和自供電（執行器）設備；
　　 可選數據通訊速率（125Kbps、250Kbps、500Kbps）；
　　 可調整的電源結構，大電流容量，以滿足各分類應用的需要；
　　 （請參考DeviceNet協議）。　　
　　元件選型　　
　　 CAN控制器采用PHILIPS的獨立CAN控制器SJA1000芯片。如果僅作為小型傳感器或實現簡單功能電路，可以采用集成CAN控制器的PHILIPS　P87C591微處理器芯片。
　　 CAN收發器選用PHILIPS的高速CAN收發器TJA1040或TJA1050，具有速率高、低功耗、電磁性能優越等特點，自檢錯能力強，還可工作于睡眠模式。　　
　　 采用高速光耦來實現收發器與控制器之間的電氣隔離，保護系統電路。光耦選擇高速器件，推薦型號：6N137或TLP113，以滿足在最高速率500Kbps下的電氣響應。　
　　 根據應用系統消耗電流的大小、DeviceNet網絡電源標準來選擇電源模塊電路。第1組＋5V電源，如消耗電流≤50mA時，可采用線性穩壓器，比如LM7805等；如電路消耗電流≥50mA時，采用開關電源作為電源供應部件，比如LM2575、MC34063等。第2組＋5V電源，可采用DC-DC模塊實現。系統電源與網絡電源之間還應該考慮采取合理的電氣隔離措施。根據以上因素，整個電源模塊電路可選用一體式的DC-DC模塊，例如：寬壓輸入定壓輸出隔離模塊WRD242405等。用戶也可在輸出電流滿足DeviceNet協議要求的前提下自行選擇DC-DC電源。為了確保該系統的安全，建議在DC/DC模塊
　　及系統的輸入和輸出端接TVS、共模扼流圈、極性保護，以防止雷擊、浪涌、極性反接，起良好的保護效果。　　
　　 微處理器可以選用PHILIPS的P89C668芯片，內含64K FLASH、8K RAM，可工作于6 Clock模式，晶振頻率可達30MHz，足以滿足在DeviceNet最高波特率500Kbps下大量的數據傳輸、數據采集、DeviceNet協議解析等復雜功能的應用要求。　　
　　由網絡供電的DeviceNet節點 　　
　　應用范圍　
　　 DeviceNet中由網絡供電的節點；
　　 5線通訊；
　　 高速數據通訊；
　　 無需獨立輸入電源；
　　 可用作為通用CAN-bus節點；
　　 適合于傳感器設備、微型執行器設備。 　　
　　基本電路
　　
　　
　　

　　
　　
　　元件選型　　
　　 CAN控制器采用PHILIPS的SJA1000芯片。如果針對小型應用系統的設計要求，可以采用集成CAN控制器的PHILIPS　P87C591微處理器芯片。 　　
　　 CAN收發器選用PHILIPS的高速CAN收發器TJA1040或TJA1050，具有速率高、低功耗、電磁性能優越等特點，自檢錯能力強，可工作于睡眠模式。
　　 采用高速光耦來實現收發器與控制器之間的電氣隔離，保護系統電路。光耦選擇高速器件，推薦型號：6N137或TLP113，以滿足在最高速率500Kbps下的電氣響應。　
　　 采用DC-DC模塊向應用系統供應電源，可有效抑制干擾，提高可靠性。由于網絡電源存在電壓波動大（電壓波動＞±30%）、干擾信號多等缺點，因此，應該選擇寬電壓輸入隔離（隔離電壓≥1000VDC）穩壓單輸出型DC/DC模塊給系統供電。推薦型號：金升陽的PH2405S-01（Vin：9～27VDC，Vout：5VDC，Iout ：100～200mA）；或者，根據具體應用系統內核所需功率不同，也可選用PH2405D-03（Vin：9～27VDC，Vout：5VDC，Iout ：≤500mA）。為確保該系統的安全，建議在DC/DC模塊及系統的前端接TVS、共模扼流圈、極性保護，以防止雷擊、浪涌、極性反接，起良好的保護效果。　　
　　 微處理器可以選用PHILIPS的P87C58x2芯片，內含32K EPROM，可工作于6 Clock模式，晶振頻率可達30MHz，滿足DeviceNet的通訊任務編程要求。　　
　　推薦開發工具　　
　　 仿真器： 采用HOOKS技術的TKS系列仿真器；
　　 調試工具 DP-51單片機仿真實驗儀、DP-668綜合仿真實驗儀等；
　　 調試環境： Keil C51、TKStudio集成開發環境；
　　 實時多任務操作系統： Keil RTX51、uCOSII；
　　 CAN分析工具： USBCAN接口卡、PCICAN接口卡、CAN232接口卡；
　　 分析軟件： DeviceNet分析軟件、CANOpen分析軟件、CAN分析軟件。