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デザインプラクティス16:CANバスアプリケーション設計の主な考慮事項

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について コントローラ・エリア・ネットワーク(CAN) はボッシュが開発したフィールドバス技術で、基本的にはシリアル非同期通信バスである。自動車の電子制御システムや産業用制御の場面で広く使用されている。

CANバスの概要

CANバスは、どちらも伝送に差動信号線を使用するという点で、RS485バスと似ている。CANの2つの信号線は CAN_H そして CAN_Lこれらは信号振幅は等しいが位相は逆である。この2本のラインの電圧差はロジック・レベルを表す:

  • 正の電圧差はロジックを示す 0.
  • 電圧差がゼロ(またはマイナス)はロジックを示す。 1.
RS485に比べ、CANプロトコルはより複雑です。RS485では通常、MCUのUARTモジュールを使用しますが、CANでは専用の CANコントローラー.MCUにCANコントローラーが内蔵されていない場合は、外付けのCANコントローラーチップが必要です。

典型的なCANバスの実装

CANバス・システムは通常、以下のような構成になっている:

  • マイコン (マイクロコントローラーユニット)
  • CANコントローラー
  • CANトランシーバー
以下は、CANバス・システムの典型的なトランシーバー・インターフェース回路である:
(注:原文で言及されている図はここには含まれていない)。

CANバス規格

CANバスは2つの国際規格に発展した: ISO11519 そして ISO11898.主な違いは以下の通りである:

  1. ISO11898(高速近距離閉ループネットワーク):
    • 最大バス長: 40メートル
    • 最大通信速度: 1 Mbps
    • が必要である。 120Ω終端抵抗 バスの両端にある。
  1. ISO11519-2(低速長距離オープンループ・ネットワーク):
    • 最大伝送距離: 1km
    • 最大通信速度: 125 kbps
    • 各バスラインには 2.2 kΩ直列抵抗.2つのラインは独立しており、クローズドループを形成していない。

実践的な設計の考慮点

CANバスシステムを設計する場合、配線方法はMCUのCANコントローラーの特性に依存する。例えば STM32F103 マイクロコントローラーは、以下のCANコントローラー機能を備えています:

  • サポート CAN2.0A そして CAN2.0B プロトコルに従う。
  • 通信速度 1 Mbps.
  • 高速バスに分類される。
従って、STM32F103の周辺トランシーバ回路を設計する場合、終端抵抗の構成は、以下のようにする必要があります。 ISO11898規格 (つまり、バスの両端に120Ωの抵抗器)。

結論

CANバスは、自動車や産業用アプリケーションで広く使用されている堅牢で信頼性の高い通信プロトコルです。その設計には、特定の規格(ISO11898またはISO11519)と、MCUおよびトランシーバー・コンポーネントの特性を慎重に考慮する必要があります。次回は、CANプロトコル自体の詳細分析に焦点を当てます。

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