了解 CAN 總線驅(qū)動程序的內(nèi)部工作原理以及如何調(diào)試我們的系統(tǒng)

CAN總線首先在汽車上得到了廣泛應(yīng)用，之后又在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域有了很大發(fā)展，那么面對不同的應(yīng)用場景和工況，如何選擇合適的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)慢慢成為一個讓人頭疼的問題。在這篇文章中，我將重點介紹用于驅(qū)動這些總線電壓的 CAN 驅(qū)動器輸出級的典型拓?fù)?。對于曾?jīng)在 CAN 網(wǎng)絡(luò)中遇到過發(fā)射問題或輸出差分電壓問題的任何人，本博客描述了驅(qū)動器的工作原理以及我們可以在數(shù)據(jù)表中查看哪些電氣參數(shù)來識別良好的收發(fā)器。我相信對 CAN 驅(qū)動程序的基本了解也有助于調(diào)試出現(xiàn)的 CAN 問題。

TCAN33X系列器件兼容ISO 11898高速CAN (控制器局域網(wǎng))物理層標(biāo)準(zhǔn)：TCAN330、TCAN332、 TCAN334和TCAN337的數(shù)據(jù)傳輸速率均高達 1Mbps。TCAN330G、TCAN332G、TCAN334G 和 TCAN337G器件的ISO 11898-2更新版本發(fā)布正在審理中(包括CAN FD和定義環(huán)路延遲對稱的附加時序參數(shù))。這些器件具有許多保護特性，包括驅(qū)動器和接收器顯性超時(DTO),用以確保CAN網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。該系列器件還集成有12kV EC-61000-4-2 ESD 接觸放電保護，無需使用附加組件即可確保系統(tǒng)級的穩(wěn)定性。

像TCAN332這樣的 CAN 收發(fā)器通常具有等效的雙輸出結(jié)構(gòu)。高側(cè)輸出結(jié)構(gòu)由串聯(lián)二極管和 P 溝道晶體管組成，而低側(cè)輸出結(jié)構(gòu)由串聯(lián)二極管組成和一個N溝道晶體管。在高端，如果 CANH 總線電壓在任何瞬態(tài)或共模干擾期間超過 V CC，則串聯(lián)二極管阻止電流流入 V CC網(wǎng)絡(luò)。如果總線電壓在瞬態(tài)和共模干擾期間降至收發(fā)器的本地接地以下，則低端上的串聯(lián)二極管會阻止電流從接地流出到 CAN 總線。

CAN 總線網(wǎng)絡(luò)是一種真正的多主機網(wǎng)絡(luò)，在總線處于空閑狀態(tài)時，任何一個節(jié)點單元都可以申請成為主機，向總線發(fā)送消息。其原則是：最先訪問總線的節(jié)點單元可以獲得總線的控制權(quán);多個節(jié)點單元同時嘗試獲取總線的控制權(quán)時，將發(fā)生仲裁事件，具有高優(yōu)先級的節(jié)點單元將獲得總線控制權(quán)。

CAN 總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

·若隱性電平相遇，則總線表現(xiàn)為隱性電平;

·若顯性電平相遇，則總線表現(xiàn)為顯性電平;

·若隱性電平和顯性電平相遇，則總線表現(xiàn)為顯性電平。

當(dāng)高端和低端晶體管都關(guān)閉并處于高阻抗?fàn)顟B(tài)時，驅(qū)動器是隱性的。當(dāng)高側(cè)和低側(cè)晶體管都打開并處于低阻抗?fàn)顟B(tài)時，驅(qū)動器占主導(dǎo)地位。

由于兩個晶體管都在隱性狀態(tài)下關(guān)閉，因此從 V CC流向地的電流可以忽略不計。負(fù)載電阻 (R L ) 上的 V OD非常接近 0V。在主導(dǎo)狀態(tài)，兩個晶體管都處于導(dǎo)通狀態(tài)并處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。因此，電流將從 V CC流經(jīng) R L到地并產(chǎn)生 V OD。

正如我在之前的博客中所說，CANH 和 CANL在隱性狀態(tài)下弱偏向 V CC /2。為避免在器件在隱性和顯性狀態(tài)之間切換時產(chǎn)生共模干擾，重要的是使 CANH 的驅(qū)動強度與 V CC和 CANL 與地相匹配。我們可以看到 P 溝道和 N 溝道晶體管的良好匹配的漏源導(dǎo)通電阻 (R DSON ) 將V CC和 GND之間的 R L上的電壓降集中在 V抄送/2。

如果驅(qū)動器的一半具有比另一半低得多的導(dǎo)通電阻，則總線共模電壓將在顯性狀態(tài)下從 V CC /2拉開，在隱性狀態(tài)下拉回到 V CC /2 . 這將導(dǎo)致總線狀態(tài)的每次轉(zhuǎn)換都發(fā)生共模轉(zhuǎn)換，從而導(dǎo)致更高水平的傳導(dǎo)和輻射發(fā)射。

在查看驅(qū)動器電氣規(guī)格時，要尋找的兩個最重要的事情是在給定負(fù)載電阻的顯性和隱性狀態(tài)下保證的輸出電壓(更強的驅(qū)動器將保證具有更低電阻的輸出電壓)以及顯性和隱性之間的驅(qū)動器對稱性狀態(tài)。