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Práctica de diseño 16: Consideraciones clave para el diseño de aplicaciones de bus CAN
En Red de área de controlador (CAN) es una tecnología de bus de campo desarrollada por Bosch, esencialmente un bus de comunicación asíncrono en serie. Se utiliza ampliamente en sistemas de control electrónico de automóviles y en escenarios de control industrial.
Visión general del bus CAN
El bus CAN es similar al bus RS485 en que ambos utilizan líneas de señal diferencial para la transmisión. Las dos líneas de señal en CAN son CAN_H y CAN_Lque tienen amplitudes de señal iguales pero fases opuestas. La diferencia de tensión entre estas dos líneas representa los niveles lógicos:
- Una diferencia de tensión positiva indica lógica 0.
- Una diferencia de tensión cero (o negativa) indica lógica 1.
En comparación con RS485, el protocolo CAN es más complejo. Mientras que el RS485 suele utilizar el módulo UART de una MCU, el CAN requiere un módulo UART dedicado. Controlador CAN. Si la MCU no tiene un controlador CAN incorporado, se necesita un chip controlador CAN externo.
Implementación típica de bus CAN
Un sistema de bus CAN suele constar de:
- MCU (Unidad de microcontrolador)
- Controlador CAN
- Transceptor CAN
A continuación se muestra un circuito de interfaz de transceptor típico para un sistema de bus CAN:
(Nota: el diagrama mencionado en el texto original no se incluye aquí).
Normas CAN Bus
El bus CAN ha evolucionado hasta convertirse en dos normas internacionales: ISO11519 y ISO11898. Sus principales diferencias son las siguientes:
- ISO11898 (Red de bucle cerrado de alta velocidad y corta distancia):
- Longitud máxima del bus: 40 metros
- Velocidad máxima de comunicación: 1 Mbps
- Requiere un Resistencia de terminación de 120 ohmios en cada extremo del autobús.
- ISO11519-2 (Red de bucle abierto de baja velocidad y larga distancia):
- Distancia máxima de transmisión: 1 km
- Velocidad máxima de comunicación: 125 kbps
- Cada línea de autobús requiere un Resistencia en serie de 2,2 kΩ. Las dos líneas son independientes y no forman un bucle cerrado.
Consideraciones prácticas sobre el diseño
Al diseñar un sistema de bus CAN, el método de cableado depende de las características del controlador CAN de la MCU. Por ejemplo, el STM32F103 dispone de las siguientes funciones de controlador CAN:
- Admite CAN2.0A y CAN2.0B protocolos.
- Velocidad de comunicación de hasta 1 Mbps.
- Clasificado como bus de alta velocidad.
Por lo tanto, al diseñar el circuito transceptor periférico para el STM32F103, la configuración de la resistencia de terminación debe seguir el esquema Norma ISO11898 (es decir, resistencias de 120 ohmios en ambos extremos del bus).
Conclusión
El bus CAN es un protocolo de comunicación robusto y fiable muy utilizado en aplicaciones industriales y de automoción. Su diseño requiere una cuidadosa consideración del estándar específico (ISO11898 o ISO11519) y de las características de los componentes de la MCU y el transceptor. En la próxima entrega, nos centraremos en analizar los detalles del propio protocolo CAN.
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