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  • 怎么提高CAN總線接口防護設(shè)計的可靠性
    • 發(fā)布時間:2020-07-20 18:12:25
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    怎么提高CAN總線接口防護設(shè)計的可靠性
    隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革,而工業(yè)控制的網(wǎng)絡(luò)化,更拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,帶來新的發(fā)展機遇。在廣泛的工業(yè)領(lǐng)域,CAN總線可作為現(xiàn)場設(shè)備級的通信總線,而且與其他的總線相比,具有很高的可靠性和性能價格比。控制器局域網(wǎng)總線(CAN,Controller Area Network)是一種用于實時應用的串行通訊協(xié)議總線,它可以使用雙絞線來傳輸信號,是世界上應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線是一種多主方式的串行通訊總線,基本設(shè)計規(guī)范要求有高的位速率,高抗電子干擾性,并且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。CAN總線可以應用于汽車電控制系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、安全監(jiān)測系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、紡織機械、船舶運輸?shù)阮I(lǐng)域。本篇碩凱電子的FAE工程師將從以下幾大方面幫您實現(xiàn)CAN總線接口防護設(shè)計可靠性的提高。
    對于提高CAN總線的可靠性而言,離不開隔離、總線阻抗匹配、總線保護等,在設(shè)計CAN總線接口防護方案時要注意這些點以提高總線電路可靠性和安全性。
    CAN總線的特點:
    1、具有實時性強、傳輸距離較遠、抗電磁干擾能力強、成本低等優(yōu)點;
    2、采用雙線串行通信方式,檢錯能力強,可在高噪聲干擾環(huán)境中工作;
    3、具有優(yōu)先權(quán)和仲裁功能,多個控制模塊通過CAN 控制器掛到CAN-bus 上,形成多主機局部網(wǎng)絡(luò);
    4、可根據(jù)報文的ID決定接收或屏蔽該報文;
    5、可靠的錯誤處理和檢錯機制;
    6、發(fā)送的信息遭到破壞后,可自動重發(fā);
    7、節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動退出總線的功能;
    8、報文不包含源地址或目標地址,僅用標志符來指示功能信息、優(yōu)先級信息。
    CAN總線的應用
    CAN總線在組網(wǎng)和通信功能上的優(yōu)點以及其高性價比據(jù)定了它在許多領(lǐng)域有廣闊的應用前景和發(fā)展?jié)摿Α_@些應用有些共同之處:CAN實際就是在現(xiàn)場起一個總線拓撲的計算機局域網(wǎng)的作用。不管在什么場合,它負擔的是任一節(jié)點之間的實時通信,但是它具備結(jié)構(gòu)簡單、高速、抗干擾、可靠、價位低等優(yōu)勢。CAN總線最初是為汽車的電子控制系統(tǒng)而設(shè)計的,目前在歐洲生產(chǎn)的汽車中CAN的應用已非常普遍,不僅如此,這項技術(shù)已推廣到火車、輪船等交通工具中。
    汽車電子CAN總線防護方案設(shè)計思路
    CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設(shè)計,CAN總線越來越受到人們的重視,它在汽車領(lǐng)域上的應用是最廣泛的。CAN總線是設(shè)計用于車內(nèi)控制和監(jiān)控功能的雙線通信總線。它們的線路有很大的可能性會暴露于瞬態(tài)浪涌,從而會導致未受保護的 CAN收發(fā)器出現(xiàn)故障。
    為防止汽車在使用壽命期內(nèi)由于數(shù)據(jù)交換錯誤而對司機造成危險,汽車的安全系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸具有較高的安全性。如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃宰銐蚋撸蛘邭埩粝聛淼臄?shù)據(jù)錯誤足夠低的話,這一目標不難實現(xiàn)。從總線系統(tǒng)數(shù)據(jù)的角度看,可靠性可以理解為,對傳輸過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)錯誤的識別能力。
    由于汽車啟動瞬間或者感性負載的開關(guān)等原因,會產(chǎn)生一個比較大的尖峰浪涌電壓,容易造成CAN控制芯片損壞,因此在線—線之間加入TVS二極管,進行差模防護。在線—地之間各加入了一個TVS二極管,進行共模防護。
    汽車電子CAN總線防護方案說明及注意事項
    1、前端采用通流量大的GDT,泄放大電流
    2、后級采用反應時間快的TVS,殘壓低,有效保護CAN控制芯片
    3、中間采用PTC做退藕,讓前端GDT更容易動作,達到泄放電流作用
    4、方案需滿足IEC61000-4-2、GBT1762.2等靜電標準,IEC61000-4-5、GBT1762.5等浪涌標準
    5、本方案在差模,共模均采用的是同型號的TVS和GDT,防護無死角
    6、可通過10/700μS(等效內(nèi)阻40ohm)、1.2/50-8/20μS測試,具體防護等級需參考GDT和TVS二極管的通流量。
    在 CAN總線技術(shù)的幫助下,內(nèi)部各種傳感器實現(xiàn)信息共享后,大大減少了車體內(nèi)線束和控制器的接口數(shù)量,避免了過多線束存在的互相干涉、磨損等隱患,降低了汽車電氣系統(tǒng)的故障發(fā)生率。打開發(fā)動機艙蓋,看到的是清晰簡潔的艙內(nèi)布局。維修方面,CAN總線技術(shù)的應用也使得故障排查得到最便利的保證。CAN總線智能 管家系統(tǒng)符合歐美OBDII標準法規(guī),實現(xiàn)了在線診斷的功能。在車輛發(fā)生故障后,各個控制器通過CAN總線智能管家系統(tǒng)存儲故障代碼,由專業(yè)人員,通過診斷儀為車輛診斷出各種故障狀態(tài),快速準確地查找到故障點,第一時間排除故障。利用CAN總線技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)集成的信息傳輸,大大提高了各部件的響應速度,減少了配件磨損發(fā)生率,也相應的降低了維修成本;而且,先進集成技術(shù)的應用,也大幅提高了車輛自身的科技含量,增強了產(chǎn)品競爭力。
    CAN總線接口防護
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