CAN总线:CAN总线标准,最初是为汽车应用开发的,它规定了一种2线串行通信协议,允许高达1 Mbps的数据速率、多达30个结点和40米的最大电缆长度。它以帧为单位传送异步数据,帧中包括起始位(bit)和停止位、一个仲裁字段、一个控制字段、一个循环冗余校验(CRC)字段和一个确认字段。每个结点都能同时侦听和传送数据,所以该协议最重要的特点之一就是其非破坏性的位序列仲裁,它保证了不会有数据丢失。每个结点在消息开始时发送一个显性消息起始(SOM)位。其它的结点将会看到此动作并且在该消息完成之前都不会启动一次传输。然后,发送11 bit或者29 bit的仲裁字段。该字段也称为标识符,指示总线上所发送消息的优先次序。任何时候都是最高优先级的结点控制总线,让较低优先级的结点等待。这种非破坏性的仲裁确保了最高优先级的消息总能通过。
CAN总线如图10所示,采用一个平衡的2线差分接口,通常工作电压为3 V或5 V。采用不归零(NRZ)编码方式,从而确保了跳变次数最少的密集消息格式和高抗噪声性能。CAN总线收发器采用一对漏极开路的器件来生成CANH(VCC-0.9 V)对CANL(1.5 V)的差分信号。当受到驱动时,发送器就会产生显性信号,它表示逻辑低电平。当没有发送器被驱动时,上拉电阻将总线置总线到VCC/2,从而生成隐性信号,它表示逻辑高电平。待机控制可将收发器置为低功耗模式。在待机模式期间有一个低功耗的接收器仍然保持工作,从而监控总线的状态变化——并且在检测到有激活信号时发送信号给控制器以便激活本地结点。
图10. CAN总线网络。 |
图11. 带隔离的CAN总线网络。 |
像使用RS-232和RS-485总线一样,数字隔离器不支持CAN总线标准,所以它们不能用在收发器和电缆之间,而只能用在收发器和本地CAN控制器之间,采用3 V或5 V的逻辑电平。因为iCoupler隔离器的输入电路和输出电路彼此是电隔离的,隔离系统和电缆的一种简单的方法是将其置于处理器和收发器之间。为了完成这种隔离通常用一种带隔离的DC/DC变换器给该隔离器和收发器供电。。iCoupler数字隔离器和带隔离的电源的组合用法,如图11所示,避免了接地环路问题并且提供了有效的保护以防止浪涌破坏。
关于iCoupler 基于iCoupler工艺的数字隔离器在集成度、性能、功耗、易用性和可靠性方面都要优于光耦合器。ICoupler器件是配套齐全的器件,除了常用的旁路电容以外无需外部元件;它们通常以较高的数据速率(达100 Mbps)和较短的传播延迟(18 ns)比较快速地工作;其功耗(从5 mW@1 Mbps~22 mW@25 Mbps)只有同类光耦合器的1/70~1/5,可以忽略不计对相邻元件的发热量;其使用方法与标准的数字CMOS器件一样;它们可以在较高温度下工作——传播延迟基本上不受温度影响;而且它们还具有延长的工作寿命,不存在LED的耗坏问题。它们还通过了类似高质量光耦合器的安全认证。目前可提供的iCoupler器件具有2.5 kV rms额定隔离度(稳定状态下为400 V rms),具有提高50%以上的未来发展前景。