《电子技术应用》

CAN现场处置的“法宝”

ZLG致远电子 2017/5/26 14:59:00

  近年来,CAN总线凭借优秀的抗干扰能力及通讯仲裁机制得到越来越广泛的应用,虽然CAN总线技术资料比较广泛,但工程师在复杂现场应用CAN总线时难免遇到很多问题,比如干扰大、波特率不匹配、通讯距离短等。那么如何解决这些问题吗?CANbridege+是解决此类问题的不二利器!CANbridege+是一款性能优异的CAN中继设备,内部采用32位的ARM处理器处理器,系统时钟高达120MHz;数据缓冲区高达64KB,保证了在高速大流量情况下不丢帧。它主要具备以下功能:干扰隔离、距离延长、波特率转化、ID过滤和转化、容错CAN转化功能。

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  图1  CANbridge+智能网桥中继器

  1.1干扰隔离

  通讯总不可避免的伴随着或强或弱的干扰,比如在充电桩及新能源汽车行业,强电流往往滋生复杂的电磁环境,这对通信有着致命的影响。尽管新能源车中CAN节点比较少,但就是这几个节点在通讯时总是异常不断,轻者数据上传迟缓,重者导致VCU停机,如下图所示。对于干扰的处理无非两种方法,消除干扰源或者隔离干扰。实际应用中消除干扰源很难做到,最简单的做法就是使用必要的隔离器。CANbridege+内置的CAN收发模块采用电源、通信双隔离方式,有效隔离总线干扰。

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  图2 充电时CAN通信波形

  1.2延长距离

  在工程应用中,经常遇到需要将远端的设备数据传输到监控端。比如楼宇监控设备数据上传到控制室,控制室将命令下发到各楼层执行单元,这对CAN的通信距离是个严峻的考验。根据CAN总线应用经验,当波特率为40kbps最长通讯距离才1km。如果您在工程应用中发现CAN总线数据无法上传或者严重丢帧,那么问题极有可能是CAN总线通信距离的限制。针对这种实时性要求不高,通信距离比较远的应用场合CANbridege+非常适合。在5Kbps的通信速率下通信距离能达到10Km。

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  图3 通信距离超远拓展

  1.3波特率转化

  在经济全球化的今天,一个工程中往往会用到多种类型的设备,它们可能来源不同的公司乃至国家,执行不同的标准。比如下图,笔记本主站卡通讯波特率为500Kbps,数采模块通信波特率100Kbps,而微控制器CAN波特率仅为10Kbps。很显然,这些设备不能直接挂载到同一CAN网络中,应用CANbridege+可实现不同设备的波特率匹配。此外,CANbridege+支持使用寄存器配置波特率,轻松应对特殊设备(西门子消防设备波特率40Kbps)。

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  图4 多设备波特率转化

  1.4ID过滤和转化

  CANbridge+智能网桥具有硬件执行验收过滤的能力,这样能够最大程度上减小自网络的网络负载。简单说来就是它可以充当守门员的角色,按照预先设定的规则过滤特定ID、特定数据的CAN报文。它具备扩展帧与标准帧、CAN1与CAN2单独设置的能力。支持单ID设置以及ID范围滤波设置,不在使能范围内的ID节点的报文将被过滤掉。

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  图5 滤波设置

  ID转化功能使用的是CANbridge+的帧映射功能,单路最大可设置64条。在某些不方便或者说不能够改变设备ID的场合可以使用帧映射功能实现。除此之外,数据部分也可进行转换。如下图所示,ID为11数据为33的CAN帧被转化为ID为22数据为44的CAN帧。

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  图6 帧映射设置

  1.5容错CAN转化

  高速CAN与容错的CAN的通信电平不同(高速CAN遵循ISO11898,容错 CAN遵循ISO11519-2),因此不能直接通信。CANbridge+的CAN2通道支持容错CAN功能,上电时系统检测开关状态并进行切换。在使用容错CAN与高速CAN转换时可同时启用过滤功能。

  致远电子CAN隔离网桥中继器集线器系列产品均经过严酷的实践验证,稳定可靠,目前已经广泛应用于高速铁路、地铁、煤矿、医疗、航空航天、楼宇安防、电梯控制等场合,用于延长距离,改变拓扑结构,隔离干扰。


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