如何擴展MCU的CAN接口
出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2019-10-21 14:20:04
CAN 總線是的現(xiàn)場總線之一,已由當初的汽車電子擴散到各行各業(yè)。從工業(yè)自動化到新能源,從軌道交通再到航空航天,CAN 總線技術在中國不斷的應用和沉淀。
當應用 CAN 總線時,我們可能會面臨以下問題:主控制器沒有支持 CAN 控制器或者 CAN 路數(shù)不夠。具體問題表現(xiàn):早期產(chǎn)品通信使用的是 RS485 或 RS232 通信,現(xiàn)階段需要將產(chǎn)品升級到能支持到 CAN 通信;受制于成本限制,主控 MCU 必須選擇低端處理器,本身不帶 CAN 控制器;開發(fā)的產(chǎn)品中需要的 CAN 路數(shù)遠遠大于 2 路,能支持兩路以上 CAN 的 MCU 型號有限或成本過高。
圖 2 LPC 系列間 CAN 路數(shù)對比
圖 3 多路 CAN 應用場景
當 MCU 內(nèi)部沒有支持 CAN 控制器或者所需的 CAN 路數(shù)不能滿足要求時,可以選擇使用其他通信接口拓展 CAN 接口出來。常見的轉(zhuǎn)換方法有串口轉(zhuǎn) CAN、以太網(wǎng)轉(zhuǎn) CAN、WIFI 轉(zhuǎn) CAN 以及光纖轉(zhuǎn) CAN,本文主要為大家介紹串口轉(zhuǎn) CAN 的思路和方法。
圖 4 CAN轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品
2. 如何選型
串口擴CAN的模塊大體分為兩種形式,一種是單純的協(xié)議控制器芯片實現(xiàn),如 MCP2515 和 MCP2517;另一種是通過高性能的 MCU 實現(xiàn)。相比于單純的協(xié)議控制器芯片,MCU方案的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊擁有以下優(yōu)勢:配置簡便,配合上位機或串口指令集,幾個簡單的串口數(shù)據(jù)發(fā)送即可完成配置;緩存較大,在高速或數(shù)據(jù)吞吐量大時杜絕丟幀現(xiàn)象發(fā)生;性能優(yōu)異,將復雜的協(xié)議轉(zhuǎn)換及幀緩存完全集成于用戶 MCU 之外,可減少用戶 MCU 負擔。
ZLG立功科技·致遠電子推出的串口轉(zhuǎn) CAN 模塊主要有 CANFDSM、CSM300 兩個系列,選型工作如何入手,我們從他們之間的區(qū)別入手。CANFDSM 是一代的串口轉(zhuǎn) CANFD 模塊,在能匹配當前熱門的 CANFD 基礎上,還能完全兼容傳統(tǒng)的 CAN2.0 協(xié)議。因此,如果您的產(chǎn)品選定的是CANFD協(xié)議,則只能使用新一代的 CANFDSM 模塊。
圖 5 鏈路層協(xié)議區(qū)別
如果產(chǎn)品中使用的是 CAN2.0A 或者 CAN2.0B 協(xié)議,我們繼續(xù)對比選擇。CANFDSM 不帶 CAN 或者 CANFD 收發(fā)器,用戶需自行增加隔離或者不隔離的收發(fā)器模塊。而 CSM300 內(nèi)部集成有 CAN 隔離收發(fā)器、CAN 控制器,因此可以直接連接 MCU 與 CAN 總線。
圖 6 CSM300 與 CANFDSM 內(nèi)部器件情況
以上討論的情況是針對板載需求的應用,對于需要直接應用在設備中的場合又該如何選擇呢?CANCOM 或者 CANFDCOM 是您的。CANFDCOM 接口卡的 1~2 通道 CAN FD 接口均自帶 2500VDC 電氣隔離,靜電等級為接觸放電±8KV,浪涌±1KV,可有效避免因為不同節(jié)點地電位不同導致的回流損壞,特別適合于電動汽車與列車的測試。
3. 應用電路
以 CANFDSM-100 為例 ,該類模塊通用應用方式如下下。協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊直接與 MCU 通過 UART 的 TX、RX 交叉連接通信,PIN3、PIN4 通過 CAN 隔離收發(fā)器 CTM3FD 連接到外部 CAN 總線上。需要注意的是,模塊在使用前需要進行參數(shù)配置,使用 PIN7 使模塊進入配置狀態(tài)后再配合 MCU 的 AT 指令即可完整參數(shù)配置。此外,配合上位機軟件亦可快速完成參數(shù)配置。
圖 9 CANFDSM-100 管腳定義
4. 協(xié)議轉(zhuǎn)換格式
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