Cómo calcular los parámetros del controlador para que una Red de Área de Controladores (CAN) aislada funcione a 1 Mbps

CAN es una norma de señalización diferencial muy utilizada en la industria del automóvil,
industrias e instrumentación. Se utiliza para la comunicación en serie
entre sistemas que pueden estar conectados a diferentes sistemas de energía, a menudo a grandes distancias
en largas distancias. Debido a estos entornos, el aislamiento galvánico se utiliza a menudo para romper
debido a estos entornos, el aislamiento galvánico se utiliza a menudo para romper los bucles de tierra o para garantizar la seguridad física.

Las redes CAN aisladas tienen un mayor retardo de propagación en comparación con las CAN no aisladas
las redes CAN no aisladas, y su diseño puede ser a menudo difícil.
La figura 1 muestra un ejemplo de nodo CAN aislado utilizando el ADM3053
señal y potencia aislada del transceptor CAN para calcular
necesarios para comunicarse a 1 Mbps por un cable de 20 m.

Figura 1: Nodo CAN aislado utilizando el transceptor CAN aislado de señal y potencia ADM3053.

Un bit CAN consta de cuatro segmentos temporales distintos, el segmento de sincronización
(SYNC_SEG), el segmento de propagación (PROP_SEG), el segmento de fase 1
(FASE_SEG1), y el segmento de fase 2 (FASE_SEG2). Estos segmentos de tiempo
son programables en el controlador CAN y son esenciales para calcular los parámetros de configuración
parámetros de configuración del controlador CAN. La figura 2 muestra los diferentes segmentos de una
tiempo de bit nominal.

Figura 2: Tiempo de bit nominal CAN.

En el cálculo se han hecho las siguientes suposiciones:

  • Longitud del cable de 20 m
  • Velocidad de datos o tasa de bits de 1 Mbps
  • Retardo de propagación del cable de 5 ns/m
  • Frecuencia del oscilador del controlador CAN
    frecuencia del oscilador del controlador de 36 MHz
Lee:  Qué es la velocidad de deriva de los electrones con derivación

CAN utiliza el arbitraje por bits, que permite que diferentes nodos
para competir por el acceso al autobús. Así, más de un nodo
pueden transmitir datos al mismo tiempo. Un nodo transmisor
muestrear los datos en el bus para determinar si ha ganado el arbitraje
ha ganado el arbitraje. Debido al retraso de propagación del sistema,
el controlador debe compensar el tiempo que tarda en muestrear cada bit.
La programación del PROP_SEG en el controlador permitirá esta compensación y puede ser
compensación y se puede calcular de la siguiente manera:

El retardo de propagación de TxD a RxD para el ADM3053 es
250 ns (máx.).

El retardo físico del cable es igual a 5 ns/m multiplicado por
una longitud de 20 m, lo que da un total de 100 ns.

Esto da un tiempo total de propagación a través del sistema y de vuelta
2 (retardo físico + retardo del transceptor), o 700 ns
(2 × (100 + 250) = 700 ns).

Para programar el controlador, hay que configurar los registros
como un múltiplo entero de una unidad llamada quantum de tiempo. El periodo
el periodo del cuanto de tiempo es igual al reloj del sistema CAN,
que en este caso es de 28 ns.

Un cuanto de tiempo de 28 ns dará 36 (1000/28 = 36) cuantos de tiempo por bit
quanta de tiempo por bit.

PROP_SEG = ROUND_UP ( 700 ns/28 ns) = 25 cuantos de tiempo.

De los 36 cuantos de tiempo por bit, resta 25 para PROP_SEG y 1
para SYNC_SEG. Esto deja 5 cuantos de tiempo para PHASE_SEG1 y
FASE_SEG2.

Debido a la tolerancia del reloj del sistema CAN, una fase
se producirá un error de fase. Esto requiere que el sistema se resincronice
a través del salto de resincronización (RJW). Este salto se determina como
el valor más pequeño de 4 y PHASE_SEG1.

Lee:  Funcionamiento de la alimentación variable con control digital

Esto nos permite calcular la tolerancia del oscilador necesaria para
el sistema:

Ecuación 1

El menor de estos dos valores es la tolerancia requerida del oscilador
tolerancia del oscilador, es decir, el 0,5%.

Este cálculo da los siguientes parámetros de configuración:

  • SYNC_SEG = 1
  • PROP_SEG = 25
  • FASE_SEG1 = 5
  • FASE_SEG2 = 5
  • RJW = 4

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