CAN中繼器常犯的錯誤設計

　　CAN中繼器是大型CAN網絡中經常用到的設備，它可以延長傳輸距離，改變拓撲結構和隔離干擾，但也增加了設計成本。有人說，只要2顆CAN收發器芯片就可以實現CAN中繼功能。到底行不行呢?

　　一、CAN收發器簡介

　　ISO 11898是一個使用CAN總線協議的汽車內高速通訊國際標準。CAN收發器是協議中數據鏈路層和物理層的接口部分。常見的CAN收發器芯片有NXP(原Philips)的PCA82C250/251、TJA1050/1051等型號。由于PCA82C250和TJA1050總體的引腳和功能都兼容，所以我們下文以TJA1050為例。

　　二、2顆CAN收發器芯片的錯誤方案分析

　　首先，簡單介紹一下TJA1050。如圖1，TJA1050一共有8個引腳，TXD為發送數據，RXD接收數據，VCC接5V電壓，GND接地。CANH和CANL為CAN的兩路差分輸出。8腳為CAN總線模式選擇，5腳為參考地。

　　圖1

　　RXD和TXD想必大家都非常熟悉，在RS-232協議中,只要把兩個設備的RS-232的TXD和RXD交叉連接，GND共地，兩個設備便可以實現通信。于是有人想到，如果把2顆TJA1050芯片的TXD和RXD也交叉連接，是否能實現中繼功能呢?

　　如圖2電路，看上去貌似可行，但是實際上此電路是無法使用的。

　　假如將此電路接入CAN總線，當有顯性電平從TJA1050(A)進入時，TJA1050(A)的RXD=0，同時TJA1050(B)的TXD=0，TJA1050(B)的CAN輸出顯性電平。由于芯片的自反饋，TJA1050(B)會讀入顯性電平將RXD=0，同時TJA1050(A)的TXD=0，如此持續下去。由于TJA1050有TXD腳的顯性保護功能(PAC8250無此功能)，當超過允許最大的TXD顯性時間之后，CAN收發器將會被禁能。

　　圖2

　　三、CAN中繼器正確的設計方案

　　如圖4為CAN中繼器的硬件框圖，主要由MCU和CAN控制器、CAN收發器組成。MCU負責數據的緩存和轉發，CAN控制器將數據轉換成CAN幀格式，最終通過CAN收發器接入CAN網絡。大多的MCU已集成了CAN控制器在芯片內，比如NXP的LPC2119。

　　圖3

　　CAN控制器和CAN收發器之間通過光耦隔離，CAN收發器驅動采用帶隔離的DC-DC模塊。這樣，不僅實現了兩路CAN接口之間的電氣隔離，也實現了中繼器和總線的隔離。雖然這在一定程度上增加了中繼器硬件的復雜性和成本，但卻是值得的?；蛘呖梢杂弥逻h電子的CTM1051KT為代表的隔離CAN收發器，內部包含隔離DC-DC、信號隔離電路、CAN總線收發電路、基礎的總線防護等。同傳統的設計相比，CTM系列具備更高的集成度、更高的可靠性和更具競爭力的價格，能夠幫助使用者降低整體的設計風險和采購成本。

　　圖4

　　四、智能CAN網橋中繼器

　　ZLG致遠電子CAN隔離網橋中繼器集線器系列，具有2個或者4個電氣隔離的CAN總線接口，能實現CAN-bus網絡的中繼功能，能將不同速率的CAN網絡之間的數據存儲轉發。主要應用如下：

　　(1)使用該系列產品可達到增加負載節點和延長通信距離的作用，實現網絡中繼擴容的功能;

　　(2)可獨立任意配置每個通道的通訊波特率，實現不同通信波特率的CAN網絡互聯;

　　(3)該系列產品具有強大的ID過濾轉換和數據轉換功能，精確的驗收ID配置使CAN總線的負荷降到最低。或者變化特定的ID和數據，實現去除干擾數據和區別不同設備的目標;

　　(4)具有強大的抗干擾能力，當用戶的設備CAN受到強干擾導致死機或者損壞，接上該系列產品后，可以隔離干擾保護設備正常運行。

　　圖5