CANopenバスインタフェース回路の原理と設計上の考慮事項
CANバスは、分散制御とリアルタイム制御を効果的にサポートするシリアル通信ネットワークです。 高性能で信頼性の高い自動制御の分野で広く使用されています。 システムの駆動能力を向上させ、通信距離を増やすために、Philips 82C250は、CANコントローラと物理バス、つまりCANトランシーバとのインタフェースとして、バスの差動伝送能力を強化するための実用的なアプリケーションで使用されています。 CANを制御できます。 デバイスの差動受信能力。 耐干渉能力をさらに高めるために、光絶縁回路がCANコントローラとトランシーバの間に設定されることがよくあります。 標準的なCANバスインタフェース回路の原理を図1に示します。
図1 CANバスインタフェース回路の原理図
インタフェース回路設計の主な課題
1.1光アイソレーション回路
光絶縁回路は、システムの耐干渉能力を向上させることができるが、CANバスの有効ループ信号の伝送遅延時間も増加させ、結果として通信速度または距離が減少する。 82C250および他のCANトランシーバモデルは、瞬間的なイミュニティ、RFI（無線周波数干渉）の低減、および熱保護が可能です。 電流制限回路はまた、追加のバス保護を提供します。 このため、フィールド伝送距離が短く電磁干渉が小さい場合には、光アイソレーションを採用せず、システムが最大通信速度や距離に達することができ、インターフェース回路を簡略化することができる。 フィールド環境でオプトアイソレーションが必要な場合は、高速オプトアイソレータを使用して、CANバスの有効ループ信号の伝搬遅延時間を短縮する必要があります。 例えば、高速オプトカプラ6N137はTTL回路に近い48nsの短い伝搬遅延を持っています。 遅延時間のレベル。
1.2電源の絶縁
オプトエレクトロニクス絶縁デバイスの両側で使用される電源VddおよびVccは、完全に絶縁されていなければなりません。 さもなければ、オプトエレクトロニックアイソレーションはその適切な機能を失う。 電源の絶縁は、DIP-14標準ピン配列の5Vデュアル絶縁低電力DC / DCモジュールなど、低電力DC / DC電源分離モジュールによって実現できます。
1.3プルアップ抵抗
図1のCANトランシーバ82C250の送信データ入力端子TXDは、 1はフォトカプラ6N137の出力端子OUTに接続されている。 TXDはプルアップ抵抗R3に同時に接続する必要があります。 一方、R3は、6N137のフォトトランジスタがオンになるとローレベルを出力し、オフになるとハイレベルを出力します。 一方、これはCANバスの要件でもあります。 具体的には、82C250のTXD端子の状態によって、CANの入出力端子CANH、CANL（表1参照）の状態が決まります。 CANバス仕様では、アイドル期間中にバスがリセプティブである必要があります。 つまり、CANネットワーク内のノードのデフォルト状態は劣性です。 これには、82C25OのTXD側のデフォルト状態がロジック1（ハイレベル）であることが必要です。 このため、データが送信されない場合や異常が発生した場合には、TXD端子の状態が論理1（ハイレベル）であることをR3を通して保証する必要があります。
| TXDステータス | CANHレベル（V） | CANLレベル（V） | CANバスステータス |
| 1 | 2.5 | 2.5 | リセッシブ（論理1） |
| 0 | 3.5 | 1.5 | ドミナント（論理0） |
1.4バスインピーダンスマッチング
2つの120Ω抵抗をCANバスの端に接続する必要があります。 これらはバス・インピーダンス・マッチングに重要な役割を果たし、省略することはできません。 そうしないと、バス・データ通信の信頼性と干渉が大幅に減少し、通信できなくなる可能性があります。
1.5その他の妨害対策
インターフェイス回路の干渉耐性を向上させるには、次の対策を検討してください。
（1）82C25OのCANH端子とCANL端子とグランド間に2個の30pFの小型コンデンサを並列に接続して、バス上の高周波干渉を除去し、電磁放射を防止します。
（2）82C250のCANH端子とCANL端子との間に5Ωの抵抗を直列に接続して電流を制限し、82C250を過電流から保護してください。
（3）82C25O、6N137の電源端子と他の集積回路とグランドとの間に100nFのデカップリングコンデンサを追加して干渉を低減してください。
結論
インタフェース回路は、CANバスネットワークの重要な部分です。 その信頼性とセキュリティは、通信ネットワーク全体の動作に直接影響します。 この記事では、CANインタフェース回路の設計において注意すべきいくつかの重要な問題をまとめます。 設計時にキーを把握するだけで、複数のインタフェース回路の品質と性能を向上させ、CANバスネットワークが安全かつ確実に動作するようにすることができます。