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探究CAN-bus总线的四种安全保障技能

Qorvo半导体 2021-08-04 10:25 次阅读

CAN总线因强大的抗干扰和纠错重发机制,被广泛应用于新能源汽车、轨道交通、医疗、煤矿、电机驱动等行业,但在CAN总线遇见不同程度的问题时,工程师该如何有效进行CAN-bus总线的安全保障呢?

在纷杂的CAN总线现场应用中,您是否遇到比如两端总线不兼容、总线干扰大、负载率高、通信距离不够、波特率不匹配等问题,这时你会怎么处理呢?那接下来就介绍一下今天的主角,看看它是怎么解决这些问题的吧!“CAN-bus安全保镖”——CAN/CANFD网桥简介

CAN网桥类设备分为传统高速CAN网桥(CANBridge+)和支持CANFD的网桥(CANFDBridge),如图1所示。CANFDBridge是一款智能CANFD网桥,功能上覆盖传统高速CAN网桥,并且性能更好。CANFDBridge最低波特率仅支持 50Kbps,若CAN网络波特率低于 50Kbps 则选择 CANBridge+,接下来以CANFDBridge为例介绍一下它的技能吧。

安全保障技能1——隔离干扰

隔离干扰是 CAN/CAN FD 网桥最重要的一个应用,网桥从软硬件两方面提升了设备抗干扰能力,硬件上采用电源、通信双隔离的CAN模块,实现2500VDC电气隔离的CAN/CAN FD接口,静电等级接触放电±8KV,软件上增加了抗干扰算法,可以有效隔离总线干扰。

如在充电桩及新能源汽车行业,强电流往往滋生复杂的电磁环境,导致通讯异常不断,比如会出现数据上传迟缓,仪表盘显示异常,有ECU死机等问题。面对干扰,有两种措施,消除干扰源或者隔离干扰。但有些应用是无法消除干扰源,如在新能源车中,电机的启停伴随着强电磁干扰,简单的做法是增加CANFDBridge将干扰隔离。

安全保障技能2——ID过滤及转化降低负载率

在高负载的CAN网络中,某些CAN节点MCU性能低,无法处理总线上的所有的数据,导致自己需要的数据无法收到,出现这种情况只能过滤掉不需要的数据。CAN 网桥具有硬件执行验收过滤的能力,每个CAN通道支持设置64组标准帧单ID/标准帧组ID/扩展帧单ID/扩展帧组ID的过滤配置,可有效过滤无需数据,这样能够最大程度上减小网络负载。

ID转化功能使用的是CANFDBridge的帧映射功能,单路最大可设置64条。例如在电池检测行业,每组电池控制器使用相同的帧ID,无法安装在同一个网络整体测试,此时可以使用帧映射功能实现多组电池的检测。除此之外,数据部分也可进行转换。

安全保障技能3——波特率转化

在一个复杂的工程中往往会用到多种类型的CAN设备,他们来自不同公司不同的设计方案,可能使用不同的波特率却不支持修改。图5中所示,很显然这些设备不能直接挂载到同一CAN网络中,此时可通过CANFDBridge实现不同设备的波特率匹配及互相通信。此外,CANFDBridge支持自定义波特率配置,能轻松应对各种特殊设备。

安全保障技能4——延长通信距离

大家都知道,波特率越大传输距离就越短,但在实际应用中经常会遇到超出传输距离导致CAN报文丢帧的现象,如图6所示,网络波特率是1Mbps,当总线超过40m,CAN 报文会丢帧,伴随着通信距离越长,网络丢帧现象越严重,因此整个网络数据传输受到CAN 总线通信距离的限制。针对此情况可使用CANFDBridge,来延长总线通信距离。

CAN网桥对于两端总线不兼容、总线干扰大、负载率高、通信距离不够、波特率不匹配等导致CAN-bus网络故障的“敌人”毫不留情,试问如此可靠的“保镖”又有谁能不爱呢?

编辑:jq

原文标题:如何有效进行CAN-bus总线的安全保障?

文章出处:【微信号:Qorvo_Inc,微信公众号:Qorvo半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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发表于 01-08 17:48 308次 阅读

TLIN1441-Q1 具有集成电压稳压器和看门狗的汽车本地互联网络收发器

TLIN1441-Q1是一款LocalInterconnect网络(LIN)物理层收发器,具有集成的低压差稳压器,唤醒和保护功能,符合LIN 2.0标准,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN2.2A和ISO /DIS17987-4.2标准.TLIN1441-Q1集成了一个基于窗口或超时的看门狗监控器,可通过PIN或SPI进行配置和控制。 TLIN1441-Q1看门狗由PIN捆扎或SPI控制,具体取决于上电时引脚9的状态。 LIN是一种单线双向总线,通常用于低速车载网络,数据速率高达20 kbps。 LIN接收器支持高达100 kbps的数据速率,用于行结束编程。 TLIN1441-Q1使用限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转换为LIN总线信号,从而减少电磁辐射(EME)。接收器将数据流转换为逻辑电平信号,通过开漏RXDpin发送到微处理器。 使用休眠模式可以实现超低电流消耗,允许通过LIN总线或引脚唤醒。 LIN总线有两种状态:显性状态(接近电压)和隐性状态(电池附近的电压)。在隐性状态下,LIN总线通过内部上拉电阻(45kΩ)和串联二极管拉高。从应用程序不需要外部上拉组件。主应用需要一个外部上拉电阻(1kΩ)和LIN规范的串联二极管。 特性 AEC...
发表于 01-08 17:48 388次 阅读

SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 230次 阅读
SN65LBC031 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235用于采用符合ISO 11898标准的控制器局域网(CAN)串行通信物理层的应用中。作为CAN收发器,每个都在差分CAN总线和CAN控制器之间提供发送和接收功能,信号速率高达1 Mbps。 设计用于特别恶劣的环境,设备具有交叉线保护,高达±36 V的过压保护,接地保护丢失,过热(热关断)保护以及±100 V的共模瞬变保护。这些器件可在7 V至12 V的宽共模范围内工作。这些收发器是微处理器上的主机CAN控制器与工业,楼宇自动化,运输和汽车应用中使用的差分CAN总线之间的接口。 模式: R < SN65HVD233,SN65HVD234和SN65HVD235的sub> S 引脚(引脚8)提供三种工作模式:高速,斜率控制和低功耗待机模式。通过将引脚8直接连接到地来选择高速工作模式,允许驱动器输出晶体管尽可能快地接通和断开,而不限制上升和下降斜率。可以通过在R S 引脚和地之间连接一个电阻来调整上升和下降斜率。斜率将与引脚的输出电流成比例。电阻值为10kΩ时,器件驱动器的压摆率约为15 V /μs,值为100kΩ时,器件的压摆率约为2.0 V /μs。有关斜率控制的更多信息,请参阅功能描述。 SN65HVD23...
发表于 10-16 10:08 1405次 阅读
SN65HVD233 具有待机模式和环回功能的 3.3V CAN 收发器

TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

TLIN2024-Q1器件是一款四路局域互连网络(LIN)物理层收发器,集成了唤醒和保护特性,符合LIN 2.0 ,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标准.LIN是一根单线制双向总线,通常用于低速车载网络,数据传输速率高达20kbps.LIN接收器支持数据传输速率高达100kbps的内联编程应用.TLIN2024-Q1具有两个独立的双路LIN收发器模块.V SUP1 /2 可控制独立的双路收发器模块.TLIN2024-Q1使用一个可降低电磁辐射(EME)的限流波形整形驱动器将TXD输入上的LIN协议数据流转化为LIN总线信号。接收器将数据流转化为逻辑电平信号,此信号通过开漏RXD引脚发送到微处理器。休眠模式可实现超低电流消耗,该模式允许通过LIN总线或EN引脚实现唤醒。集成电阻器,静电放电(ESD)保护和故障保护功能有助于设计人员节约应用的布板空间 特性 符合汽车类标准 具有符合AEC Q100标准的下列结果: 器件环境温度:-40°C至125°C 器件HBM ESD分类等级:±6kV 器件CDM ESD分类等级:±1.5kV 符合LIN 2.0,LIN 2.1,LIN 2.2,LIN 2.2A和ISO /DIS 17987-4.2标...
发表于 10-16 10:08 287次 阅读
TLIN2024-Q1 四路 LIN 收发器

SN75LBC031 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
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SN75LBC031 收发器

SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器

SN75LBC031是一个CAN收发器,用作CAN控制器和物理总线之间的接口,用于高达500 kBaud的高速应用。该器件为差分总线提供传输能力,并为控制器提供差分接收功能。发送器输出(CANH和CANL)具有内部转换调节功能,可提供受控对称性,从而实现低EMI辐射。两个变送器输出都可以完全防止电池短路和总线上可能发生的瞬态电压。在器件功耗过大的情况下,热关断电路会在大约160°C的结温下禁用输出驱动器。在发送器输入端包含内部上拉电阻可确保在上电和协议控制器复位期间定义输出。对于500 kBaud的正常操作,ASC端子打开或连接到GND。对于125 kBaud的低速运行,可以通过将ASC端子连接到V CC 来增加总线输出转换时间以降低EMI。接收器包括一个集成滤波器,可将信号抑制成小于30 ns的脉冲。 SN75LBC031的工作温度范围为-40°C至85°C。 SN65LBC031的工作温度范围为-40°C至125°C。 SN65LBC031Q的特点是可在-40°C至125°C的汽车温度范围内工作。 特性 SN75LBC031符合标准ISO /DIS 11898(最高500 k波特) 50 mA时的驱动器输出能力 宽输入/输出总输入/输出总线电压范围 总线输出短路保...
发表于 10-16 10:08 196次 阅读
SN65LBC031Q 高速控制器局域网 (CAN) 收发器