CAN网络控制器及相关芯片教学课件PPT总线收发器

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1、第4章CAN网络控制器及相关芯片讨论内容概述：4.1CAN总线收发器PCA82C250/82C2514.2控制芯片SJA1000参考文献：阳宪惠．现场总线技术及其应用.北京：清华出版社史久根等．CAN现场总线系统设计技术.北京：国防工业出版社雷霖．现场总线控制网络技术.北京：电子工业出版社，2004甘永梅，李庆丰，刘晓娟，等．现场总线技术及其应用.北京：机械工业出版社，2004李正军．现场总线及其应用技术．北京：机械工业出版社，2006杜尚峰．CAN总线测控技术及其应用.北京：电子工业出版社，2006王黎明等．CAN现场总线系统的设计与应用.北京：电子工业出版社，2008饶运涛等．

2、现场总线CAN原理与应用技术.北京：北京航空航天大学出版社，2007总线收发器是一个物理层的器件，它是CAN总线控制器和物理总线之间的接口，器件可以提供对总线的差动发送能力和对CAN总线的差动接收能力。CAN总线的两层协议固化在它的相关芯片中，主要是总线控制器和总线收发器。多个厂家能提供这类芯片，如:Philips的PCA82C250；Bosch的CF151和CDF160；Philips的PCA82C251和TJA1050；TI的SN65HVD2等（在4.1中将介绍Philips的250/251系列芯片）。CAN网络控制器具有完成CAN通信协议所要求的物理层和数据链路层的几乎所有功

3、能。多个厂家能提供各种类型的CAN网络控制器芯片。按功能来分有两类：（1）独立的CAN控制器芯片：如Philips的SJAl000；（2）集成到微控制器中的控制器芯片：8位微控制器+CAN控制器的芯片——如Philips的P8XC59X系列芯片；16位微控制器+CAN控制器的芯片——Motorola的68HC912系列；32位微控制器+CAN控制器的芯片——Motorola的MC6837X系列；DSP+CAN控制器的芯片——TI的TMS320LF24系列等。目前还有不少ARM+CAN控制器的芯片及其他微控制器+CAN控制器的芯片设计CAN节点时，首先通过互联网等搜索了解最新款、最适

4、用的CAN控制器。最好是采用带有丰富I/O功能和CAN控制器的微控制器（即采用微控制器+CAN控制器的方式），以减小节点的体积，提高系统的可靠性。同时还要注意芯片中的处理器内核自己是否熟悉，开发仿真是否方便等。在具体介绍总线收发器PCA82C250之前，首先简要介绍一下CAN总线媒体装置特性（相关内容可参考：雷霖.《现场总线控制网络技术》的6.2.7节或陈宪惠.《现场总线技术及其应用》的7.2.6等文献，自学）CAN能够使用多种物理媒体，如双绞线、光纤等，最常用的是双绞线。信号使用差分电压传送，两条信号线被称为“CAN_H”和“CAN_L”。总线可具有两种逻辑状态：隐性（逻辑“1”

5、）或显性（逻辑“0”）。在隐性状态下，VCAN_H和VCAN_L被固定于平均电压（2.5V左右），二者之差Vdiff近似为零。显性状态以大于最小阈值的差分电压表示（此时电压通常为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V）。在显位期间，显性状态改变隐性状态并发送。总线上的位电平如下图所示。CAN技术规范2.0B的物理层包括位编码/解码、位定时及同步等内容，但对总线媒体装置(如驱动器/接收器特性)未作规定，以便在具体应用中进行优化设计。ISO11898中，对基于双绞线的CAN总线媒体装置特性给出了建议如下图所示。连接于总线的节点称为电子控制装置(ECU)。总线每个末端均接有以RL表

6、示的抑制反射的终端负载电阻，而位于ECU内部的RL应予取消。总线驱动可采用单线上拉、单线下拉或双线驱动，接收采用差分比较器。若所有ECU的晶体管均被关闭，则总线处于隐性状态。此时总线的平均电压由具有高内阻的每个ECU电压源产生。若成对晶体管至少有一个被接通则显性位被送至总线，它产生流过终端电阻的电流，使总线的两条线之间产生电压差。物理媒体附属装置子层的电气规范分别示于表6-3至表6-7。表中给出的所有数据均与特定的物理层实现无关。这些表中给出的参数应被每个ECU的工作温度范围所满足。选择这些参数可以多达30个ECU连接至总线。总线所采用的电缆及终端电阻如表6-8所示。总线的拓扑结构

7、见图6-17和表6-9。4.1CAN总线收发器PCA82C250/82C251——4.1.1简介CAN总线收发器PCA82C250/251提供协议控制器和物理传输线路之间的接口。可以用高达1Mb/s的速率在两条有差动电压的总线电缆上传输数据。由于PCA82C251有更高的击穿电压，因此可以在电源电压范围内驱动低至45的总线负载。而且PCA82C251在隐性状态下的拉电流更小，在掉电情况下的总线输出特性有一定改善。这两款总线收发器器件具有以下特性：①完全符合ISO1