can總線相關(guān)小知識

圖2-7 PCA82C250/251 收發(fā)器的應(yīng)用舉例

應(yīng)用舉例
PCA82C250/251 收發(fā)器的典型應(yīng)用如圖2-7所示協(xié)議控制器通過串行數(shù)據(jù)輸出線TX 和串行數(shù)據(jù)輸入線RX 連接到收發(fā)器收發(fā)器通過有差動發(fā)送和接收功能的兩個總線終端CANH 和CANL 連接到總線電纜輸入Rs 用于模式控制參考電壓輸出VREF的輸出電壓是額定VCC 的0.5倍其中收發(fā)器的額定電源電壓是5V。
協(xié)議控制器輸出一個串行的發(fā)送數(shù)據(jù)流到收發(fā)器的TxD 引腳內(nèi)部的上拉功能將TxD 輸入設(shè)置成邏輯高電平也就是說總線輸出驅(qū)動器默認(rèn)是被動的在隱性狀態(tài)中見圖2-7CANH 和CANL 輸入通過典型內(nèi)部阻抗是17k 的接收器輸入網(wǎng)絡(luò)偏置到2.5V 的額定電壓另外如果TxD 是邏輯低電平總線的輸出級將被激活在總線電纜上產(chǎn)生一個顯性的信號電平。輸出驅(qū)動器由一個源輸出級和一個下拉輸出級組成CANH 連接到源輸出級CANL 連接到下拉輸出級在顯性狀態(tài)中CAN_H 的額定電壓是3.5V CAN_L是1.5V。

2.2.3.2基于82C250收發(fā)電路設(shè)計(jì)
82C250是CAN控制器與物理總線間的接口，可以提供對總線的差動發(fā)送和接收能力，與IS011898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容，并具有抗汽車環(huán)境下的瞬間干擾、保護(hù)總線的能力。
設(shè)計(jì)中，收發(fā)器的接受、發(fā)送腳原理上要和SJA1000的發(fā)送、接受腳相連接。但這樣一來，兩者的電氣不一致，造成電氣隔離，給通信帶來麻煩。為此，在它們之間接上高速光耦合器6N137，避開了電氣隔離，更好的實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系。82C250的TXD、RXT就對應(yīng)接上6N137的輸出腳OUT和輸入腳IN；腳Rs作為斜率控制電阻輸入端，電阻的大小可以割據(jù)總線通信速度適當(dāng)調(diào)整一般在16～140KΩ之間，設(shè)計(jì)中Rs阻值為47KΩ。在通過接一個47K電阻分流之后，可以接地。電壓引腳Vcc，其電源電壓：4.5V〈 Vcc〈 5.5V，在設(shè)計(jì)中采用5V電壓。Vref作為基準(zhǔn)電壓輸出端，設(shè)計(jì)中可以接地。而CANH，CANL腳是信號的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)對電平信號的傳送，通過它們連接上雙絞線，完成通信傳輸。電路大致如下

圖2-8 82C250收發(fā)電路

2.2.4復(fù)位、監(jiān)控電路設(shè)計(jì)

2.2.4.1X5045P簡介
本設(shè)計(jì)中，所應(yīng)用到的復(fù)位電路采用Xicor公司產(chǎn)品X5045P。X5045P把四種常用的功能：上電復(fù)位、看門狗定時器、電源電壓監(jiān)控和塊鎖（Block Lock TM ）保護(hù)的串行EEPROM存儲器組成在一個封裝之內(nèi)。這種組合降低了系統(tǒng)成本、減少了電路板空間和增加了可靠性。下圖2-9為引腳圖：

圖2-9 X5045P引腳配置

CS/WDI：片選輸入/看門狗復(fù)位輸入；
SO：串行輸出；
WP：寫保護(hù)輸入；
Vss：地；
Vcc：電源；
RESET：復(fù)位輸出； 15
SCK：同步時鐘輸入；
SI：串行輸入。
X5045P的狀態(tài)寄存器描述器件的當(dāng)前狀態(tài)，各位意義如表5所列。

表5 X5045P狀態(tài)寄存器
其中，WD1、WD0是看門狗定時時間設(shè)置位；BL1、BL0是存儲單元寫保護(hù)區(qū)設(shè)置位；WEL是只讀標(biāo)志，1表明寫使能開關(guān)打開；WIP也是只讀標(biāo)志，1代表芯片內(nèi)部正處于寫周期。電復(fù)位時，各位都被清零。
X5045P芯片功能包括以下4種：
（1）上電復(fù)位控制。在對X5045P通電時，ERSET引腳輸出有效的復(fù)位信號，并保持至少200ms，使CPU有效復(fù)位。
（2）電源電壓監(jiān)控。當(dāng)檢測到電源電壓低于內(nèi)部門檻電壓VTRIP時，RESET輸出復(fù)位信號，直至電源電壓高于VTRIP并保持至少200ms，復(fù)位信號才被撤消。VTRIP的出廠值根據(jù)芯片型號不同共有5個級別的電壓范圍。對于需要電源電壓精確監(jiān)控的應(yīng)用，用戶可以搭建編程電路，對芯片內(nèi)VTRIP電壓進(jìn)行微調(diào)。
（3）看門狗定時器。芯片內(nèi)部狀態(tài)寄存器的WD1、WD0是看門狗定時設(shè)置位，通過狀態(tài)寄存器寫指令WRSR修改這2個標(biāo)志位，就能在3種定時間隔中進(jìn)行選擇或關(guān)閉定時器。對看門狗的復(fù)位由CS輸入電平的下降沿完成。表6是WD1、WD0組合的含義

表6 內(nèi)部寄存器WD1、WD0含義

（4）串行E2PROM。芯片內(nèi)含512字節(jié)存儲單元，10萬次可靠寫，數(shù)據(jù)保持時間100年。XICOR設(shè)計(jì)了3種保護(hù)方式防止誤寫。包括：WP寫保護(hù)引腳，當(dāng)引腳被拉低時，內(nèi)部存儲單元狀態(tài)寄存器都禁止寫入；存儲區(qū)域?qū)懕Ｗo(hù)模式，通過對狀態(tài)寄存器的BL1、BL0位的設(shè)置，可以選擇對不同的存儲區(qū)域進(jìn)行寫保護(hù)；在進(jìn)行任何寫操作前都必須打開寫使能開關(guān)，而且在上電初始化寫操作完成時，寫使能開關(guān)自動關(guān)閉。顯然，在幾方面的保護(hù)之下，產(chǎn)生誤寫的可能性極小，表7是BL1、BL0組合的含義。

表7串行E2PROM的BL1、BL0含義

對X5045P的操作是通過4根口線CS、SCK、SI和SO進(jìn)行同步串行通信來完成的。SCK是外部輸入的同步時鐘信號。在對芯片定改指令或數(shù)據(jù)時，時鐘前沿將SI引腳信號輸入；在讀郵數(shù)據(jù)時，時鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到SO引腳上。數(shù)據(jù)的輸入/輸出都是高位在先。
芯片內(nèi)部共有6條指令，如表8所列。

表8 X5045P內(nèi)部指令

（1）WREN和WRDI是寫使能開關(guān)的開/關(guān)指令。它們都是單字節(jié)指令。
（2）RDSR和WRSR是狀態(tài)寄存器的讀/寫指令。在從SI輸入指令后，RDSR的執(zhí)行結(jié)果，即狀態(tài)寄存器內(nèi)容須從SO讀出；而WRSR需要緊接著輸入修改數(shù)據(jù)。
（3）READ和WEITE是存儲單元的讀/寫指令。輸入指令后（指令碼第三代表存儲單元地址的最高位），接著輸入低八位地址，最后就可以連續(xù)讀出或?qū)懭霐?shù)據(jù)。其中，讀指針和寫指針的工作方式完全不同，讀指針的全部8位用來計(jì)數(shù)，0FFH溢出后變成00H；寫指針只用最低兩位計(jì)數(shù)，XXXXXX11B溢出后變成XXXX XX00B，所以連續(xù)寫的實(shí)際結(jié)果是在4個單元中反復(fù)寫入。另外，由于E2PROM的寫入時間長，所以在連續(xù)兩條寫指令之間應(yīng)讀取WIP狀態(tài)，只有內(nèi)部寫周期結(jié)束時才可輸入下一條寫指令。
X5045P中的看門狗對系統(tǒng)提供了保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障而超過設(shè)置時間時，電路中的看門狗將通過RESET信號向CPU 作出反應(yīng)。X5045提供了三個時間值供用戶選擇使用。它所具有的電壓監(jiān)控功能還可以保護(hù)系統(tǒng)免受低電壓的影響，當(dāng)電源電壓降到允許范圍以下時，系統(tǒng)將復(fù)位，直到電源電壓返回到穩(wěn)定值為止。X5045P的存儲器與CPU 可通過串行通信方式接口，共有4096個位，可以按512 x 8個字節(jié)來放置數(shù)據(jù)。

2.2.4.2基于X5045P的電路設(shè)計(jì)
X5045P在本設(shè)計(jì)中做為復(fù)位、監(jiān)控電路使用，雖然增加了電路連接的復(fù)雜和成本，但對于電路的穩(wěn)定和可靠性有起到很大的作用，是系統(tǒng)中不可缺少的部分。
對X5045的操作是通過4根口線CS、SCK、SI和SO進(jìn)行同步串行通信來完成的。SCK是外部輸入的同步時鐘信號。在對芯片定改指令或數(shù)據(jù)時，時鐘前沿將SI引腳信號輸入；在讀郵數(shù)據(jù)時，時鐘后沿將數(shù)據(jù)位輸出到SO引腳上。數(shù)據(jù)的輸入/輸出都是高位在先。在設(shè)計(jì)中，/CS腳和單片機(jī)P1.0、SI、SCK、SO、RST分別與單片機(jī)的引腳P1.0~P1.3、RST連接。對于不用到的引腳，可以直接和地相連。電路設(shè)計(jì)如下：

圖2-10 X5045P電路監(jiān)控、復(fù)位電路