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使用CAN收发器前进CAN网络的安全性

CAN收发器必须在非常恶劣的工作环境下保证数据传输的可靠性,这对器件的电子性能提出了很高的要求。收发器通常是昂贵的节点器件与CAN总线之

CAN收发器必须在十分恶劣的作业环境下保证数据传输的可靠性,这对器材的电子功用提出了很高的要求。收发器一般是贵重的节点器材与CAN总线之间仅有的接口,因而德州仪器(TI)公司的CAN收发器SN65HVD1050所具有的许多作业安全特性对CAN使用而言特别重要,例如,抗电磁(EM)搅扰、低EM辐射、噪声按捺、静电(ESD)维护、毛病容限,以及在热插拔进程或电源周期中的维护特性。

电磁搅扰和低电磁辐射

跟着电磁频谱的使用率越来越高,各种器材宣布的电磁场很可能对其它电子设备形成搅扰。从必定程度上说,跟着无线电子技术的开展,电磁搅扰标题将愈加严峻而遍及。

每种电子器材都有其自身共同的电磁特性。任何电路的电感与电容都会产生必定离散频率下的共模振动,这会增强或削弱电磁辐射。

CAN收发器HVD1050在规划与测验时特别考虑了EM的兼容性标题,即便在EM搅扰较大的环境下也不会产生毛病或功用下降。这儿界说的“兼容性”既指自身宣布的电磁辐射较小,又指对外部电磁场有较强的抗搅扰性。

对网络使用产品的一个很重要的要求,是它们不会搅扰其它附近元件或体系的作业。这就要求这些产品具有“低辐射”特性,一般根据体系或电子模块对该特性的量化要求对这种特性的进行测验。

不平衡的高频电压或电流切换将产生EM噪声。对CAN收发器而言,体系级的辐射功用直接影响收发器特性。具体来说,驱动器在CANH与CANL上的输出信号一般不匹配,这样它们的电磁场不满足幅值持平、方向相反的条件,因而无法差分抵消。这种输出不匹配(如图1与图2所示)在TI数据表中以峰峰值共模输出电压VOC(PP)表明,它可看作是差分信令平衡性的功用表征。

共模输出信号测量被认为可供给猜想体系级辐射所需的一切信息。通过剖析输出共模信号的时刻与频率表明,就能对辐射情况进行评价。

图1:典型的CAN总线峰峰值共模输出电压VOC(PP)VOC(PP)波形。

高抗扰性和ESD维护

与其它差分输进电路(如运算放大器)相同,差分接纳器的固有功用表征是共模噪声按捺功用。差分信号对在物理上互相接近,因而一般都会遭到相同噪声源的影响,即每条线路上都有共模噪声。这保证电磁场对每条线路的影响根本相同,双绞线通过使相邻环路的电磁场极性相反来消除磁场耦合带来的差分影响。

在CAN使用中,各种振幅的噪声都很容易进进相似天线的总线线路。脉冲马达控制器、开关电源以及荧光照明等典型的噪声源都会耦合在总线线路上(图3)。

假设CAN收发器在规划与测验时没有考虑按捺耦合噪声,那么它将遭到噪声的影响,并把噪声信号误当作总线上的数据,向控制器发送过错的、毫无意义的数据。

TI的CAN收发器HVD1050通过专门的规划与测验,能够按捺很宽共模作业范围内(-12V至+12V)的噪声。差分接纳机的按捺耦合噪声才能很强,这充分阐明它的电子与机械规划十分详尽,使输进得到了尽可能抱负的匹配。

ESD的产生有四种方法:一是带电体触摸IC;二是带电IC触摸接地平面;三是带电机器触摸IC;四是静电场产生很高的电介质感应电压而损坏%&&&&&%。明显,ESD的标称值高不光意味着收发器很鲁棒,并且也阐明电路规划很鲁棒。

市场上其它同类CAN收发器只能供给4kV的ESD维护,而CAN收发器HVD1050在按照JEDEC22A114-B人体模型(HBM)标准进行测验时,可到达8kV的ESD标称值。因为具有很高的ESD维护功用,HVD1050比其它厂商前期推出的收发器更适用于条件恶劣的电子环境。

图2:VOC(PP)的界说和测验电路图。

毛病容限

假设毛病节点在总线持续放置一个分配位(dominantbit),则CAN总线操作器有时会陈述一切总线通讯都中止。这种情况之所以产生,要么是因为控制器产生毛病,要么是因为收发器输进(TXD)引脚与相邻接地(GND)引脚呈现了线路断开、焊球焊接断开或金属薄片短路等随机性标题。

VD1050中的分配超时(dominant-time-out)电路可防止驱动器因软硬件毛病而阻止网络通讯。TXD上的下降沿会触发超时电路。假设电路超时常量所设定的时刻已过,而上升沿还没有呈现,那么驱动器的输出将被禁用,然后使总线脱离胶着分配(stuckdominant)情况。一旦毛病处理,TXD的下一个上升沿使电路复位。

在许多CAN使用中,总线线缆极性回转、线缆意外破损、总线至电源及接地之间的线路遽然短路等现象常常产生。为防止24V工业总线在实践作业环境下呈现上述标题,HVD1050供给从-27V至+40V的短路维护。短路维护可持续恣意长时刻,以保证设备在毛病扫除后仍能持续正常作业。

HVD1050的热关断电路还能够供给更多维护功用。假设总线短路,呈现过电流,那么HVD1050在过热情况下将主动关闭器材,以防止损坏内部电路体系。

热插拔、电源周期与无搅扰输出

假设往网络添加额定组件,那么一般需求关闭整个网络,防止呈现价值贵重的体系毛病。因而,操作体系的热插拔功用对许多CAN使用都大有裨益。

将不上电的模块直接插进上电的体系中,便是所谓的“热插拔”。这要求收发器输出在器材从不上电转为上电情况的进程中保持稳定,以便不影响到正在进行的网络通讯。

现在市场上的很多CAN收发器在不上电时的输出阻抗都很低,这使得器材能接纳总线上的一切信号,然后导致一切数据传输中止。

为防止呈现上述标题,HVD1050的总线引脚在内部被偏置为高阻抗隐性情况,这样就能将上电当作已知的隐性情况,而不会搅扰总线正在进行的通讯,此外还能在电路上电、断电的时分始终保持总线的完整性。总归,因为具有上述特性,HVD1050能大幅前进一切CAN使用的操作安全性

图3:耦合到4条双绞线上的共模噪声波形。

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