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容错的
CAN
收发器应用指南
PCA82C252 / TJA1053 / TJA1054 / TJA1054A
目½
1
比较
PCA82C252/TJA1053/TJA1054/TJA1054A.......................................................................................4
1.1
1.2
2
系统参数.............................................................................................................................................4
器件参数.............................................................................................................................................4
概述.....................................................................................................................................................4
硬件问题.............................................................................................................................................5
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.3
外部元件..................................................................................................................................5
引脚
Wake
的唤醒敏感度.......................................................................................................5
电流消耗..................................................................................................................................6
工½电压范围..........................................................................................................................6
通过引脚
ERR
的错误发信....................................................................................................6
2.3.1.1
2.3.1.2
½件查询引脚
ERR......................................................................................................6
只在
CAN
中断服务程序时用½件读引脚
ERR .......................................................6
PWON
待机........................................................................................................6
唤醒的优先级......................................................................................................7
用
TJA1054
升级一个
TJA1053
应用..........................................................................................................4
2.1
2.2
½件问题.............................................................................................................................................6
2.3.1
2.3.2 VCC
待机
2.3.3
2.3.4
2.3.5
2.4
进入睡眠
首次电池连接时引脚
INH
的行为.........................................................................................6
其他问题..................................................................................................................................7
TJA1053
和
TJA1054
的混合系统................................................................................7
概述..........................................................................................................................................7
硬件互操½性的研究..............................................................................................................7
硬件互操½性研究的结果......................................................................................................7
互操½性
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.5
2.6
3
结论.....................................................................................................................................................8
移植核对表.........................................................................................................................................8
概述.....................................................................................................................................................9
工½模式.............................................................................................................................................9
3.2.1
3.2.2
3.2.3
正常模式................................................................................................................................10
进入睡眠................................................................................................................................10
Stby
睡眠...............................................................................................................................10
TJA1054
的模式控制....................................................................................................................................9
3.1
3.2
3.2.4 PWON Stby............................................................................................................................10
3.3
系统的唤醒.......................................................................................................................................11
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.4
本地唤醒................................................................................................................................11
远程唤醒................................................................................................................................11
模式切换................................................................................................................................11
PWON
标志...........................................................................................................................11
引脚
INH................................................................................................................................11
状态图...............................................................................................................................................11
3.4.1
3.4.2
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3.4.3
3.4.4
3.4.5
4
唤醒标志................................................................................................................................11
引脚
RXD ..............................................................................................................................12
引脚
ERR...............................................................................................................................12
Vcc
电源和推荐的旁路电容
......................................................................................................................13
4.1
4.2
4.3
½用的缩写列表...............................................................................................................................13
概述...................................................................................................................................................13
没有总线短路情况时的平均电源电流...........................................................................................14
4.3.1
最大的显性电源电流
4.3.1.1
4.3.2
温度的考虑
4.3.2.1
4.4
没有总线线路故障
....................................................................14
示范计算.....................................................................................................................14
没有总线线路故障
....................................................................................14
示范计算.....................................................................................................................14
其中
CANH
对
GND
短路
........................................................15
一条总线线路出现短路时的平均电源电流...................................................................................15
4.4.1
最大的显性电源电流
4.4.1.1
4.4.2
温度的考虑
4.4.2.1
4.4.3
示范计算.....................................................................................................................15
其中
CANH
对
GND
短路
........................................................................15
示范计算.....................................................................................................................15
示范计算.....................................................................................................................15
单总线故障下
Vcc
的额外电源电流
...................................................................................15
4.4.3.1
4.5
最差的双总线短路时的最大
Vcc
电源
..........................................................................................16
4.5.1
在最差的双线故障情况下最大的
Vcc
电源电流
...............................................................16
4.5.1.1
4.5.2
示范计算.....................................................................................................................16
示范计算.....................................................................................................................16
独立供电的收发器@83,33kBit/s
.....................................................................17
共享电源............................................................................................................17
在双总线故障情况下的
Vcc
额外电源电流
.......................................................................16
4.5.2.1
4.6
最差情况的旁路电容计算...............................................................................................................17
4.6.1
4.6.2
示范计算
示范计算
5
总线终端和
EMC
问题...............................................................................................................................17
5.1
如½确定总线终端的电阻值的一些基本规则...............................................................................17
5.1.1
可变大小的系统
5.1.1.1
5.2
5.3
可选择的节点........................................................................................18
示范计算可变大小的系统.........................................................................................18
从
EMC
的考虑总线端电阻的容差................................................................................................18
总线终端电阻
R
T
的输出电流和功率消耗.....................................................................................19
5.3.1
5.3.2
概述........................................................................................................................................19
无总线故障的平均功率消耗................................................................................................19
5.3.2.1
5.3.3
示范计算平均功率消耗.............................................................................................19
单总线故障
单总线故障
................................................................................19
示范计算最大的持续功率消耗.................................................................................19
................................................................................19
示范计算最大的峰值功率消耗.................................................................................19
最大的持续功率消耗
5.3.3.1
5.3.4
最大的峰值功率消耗
5.3.4.1
6
ESD
保护
.....................................................................................................................................................20
6.1 TJA1054A
的改良
ESD
性½
..........................................................................................................20
6.2
可选的外部
ESD
改良
.....................................................................................................................20
引脚
BAT
的串联电阻................................................................................................................................21
引脚
WAKE
的串联电阻............................................................................................................................21
7
8
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8.1
8.2
8.3
9
定义
Rs
范围的参数
........................................................................................................................22
计算
Rs
的极值
................................................................................................................................22
示范计算...........................................................................................................................................23
定义
R
TXD
范围的参数.....................................................................................................................23
计算
R
TXD
的极限值.........................................................................................................................23
示范计算...........................................................................................................................................23
引脚
TXD
的串联电阻...............................................................................................................................23
9.1
9.2
9.3
10
11
硬件设计的检查核对表............................................................................................................................24
½件设计指南............................................................................................................................................24
11.1
11.2
系统的睡眠过程.............................................................................................................................24
用
ERR
输出½故障诊断...............................................................................................................25
11.2.1
总线线路开路时的
ERR
信号............................................................................................25
PCA82C252/TJA1053
的性½.................................................................................26
TJA1054
的性½.......................................................................................................26
11.2.1.1
11.2.1.2
11.2.2
11.2.3
11.3
12
CANH
对
GND
短路或
CANL
对
VCC
短路时的
ERR
信号..........................................26
其他短路情况的
ERR
发信................................................................................................27
用
ERR
读出
PWON
标志.............................................................................................................27
FAQ
........................................................................................................................27
收发器不进入睡眠模式.................................................................................................................27
系统总在单线模式工½.................................................................................................................28
甚至在总线激活的时候也不½唤醒系统.....................................................................................28
连接外部工具时收发器被损坏.....................................................................................................28
CAN
工具不½和某些应用通讯...................................................................................................28
在
CANH
对
VCC
短路时不½通讯.............................................................................................28
经常询问的问题
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
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1
1.1
比较
PCA82C252/TJA1053/TJA1054/TJA1054A
系统参数
关键参数
PCA82C252
10~15
个节点
1
2
TJA1053
10~15
个节点
2
20~125kbps
+
+
有
无
有
TJA1054
>32
个节点
40~125kbps
++
++
有
有
有
系统大小
速度
辐射
抗干扰
TxD
显性监控
扩展的总线故障管理
CANH
到
Vcc
识别仲裁和开路故障
1
2
20~<125kbps
3)
+
+
无
无
无
限制由
CANH
对地短路故障时的性½给出
不½给出系统大小的精确数字
很大程度上由所½用的电缆大小和类型决定
限制由
CANH
对地短路故障时的唤醒½力给出 很大程度上由½络分布的端电阻的值决定 因此
存在
CANH
对
VBAT
短路故障时 显性边沿的延迟增加 最大速度很大程度上由所½用电缆的自
感系数决定
3
1.2
器件参数
关键参数
PCA82C252
Icc
6mA
29mA
隐性
显性
TJA1053
6mA
29mA
70µA
隐性
显性
TJA1054
7mA
17mA
30µA
隐性
显性
TJA1054A
7mA
17mA
30µA
隐性
显性
正常模式的电流消耗
待机模式的电流消耗
I
BAT
+Icc
最小工½电压
70µA
6V
无
负跳变沿
有
只在帧中
2kV
人½模型
200V
机械模型
6V
无
负跳变沿
有
只在帧中
2kV
人½模型
200V
机械模型
5V
有
任一跳变沿
无
帧以及帧间空间
2kV
人½模型
200V
机械模型
5V
有
任一跳变沿
无
帧以及帧间空间
4kV
人½模型
300V
机械模型
防止
VBAT
的反向电流
1
唤醒的灵敏度
Vcc
待机模式
ERR
报告开路故障
引脚
RTH/RTL/CANH/CANL
的
ESD
保护
1
在模块丢失电池连接时可以防止从
CAN
总线向模块流过反向电流
PCA82C252
和
TJA1053
要求
在收发器的电池引脚上连接一个外部二极管
整个模块的连接处
附加的控制单元极性保护二极管通常安装在电池与
2
2.1
用
TJA1054
升级一个
TJA1053
应用
概述
和
TJA1053
比较
EME
EMI
允许对
5V
短路
TJA1054
提供了几种增强的性½
TJA1054
是一个容错的
CAN
收发器 适合在最多有
32
个节点的½络中½用 是与著名的
TJA1053
兼
容的后续产品
•
•
•
•
•
非常½的电磁辐射
增强的总线故障管理
改良的错误发信
在
丢失电源
的情况下性½有所改良
而且可以不修改硬件和½件
第
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在很多已有的
TJA1053
应用中直接
非常½的电磁抗干扰性
TJA1054
的设计向下兼容
TJA1053
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½用
然而
特别注意
由于具有增强的功½
用
TJA1054
代替
TJA1053
时要注意几点
我们确保将
TJA1054
一步一步
下面的章节将详细讨论如½将应用平稳地从
TJA1053
移植到
TJA1054
的所有硬件和½件问题
互操½性向在一个½络中同时½用这两个器件提供了信心
地引入已有的
TJA1053
系统中而不用冒任½风险
硬件问题
外部元件
原来的两个外部元件可以被移走
见图
1
引脚
BAT
的反向电流保护二极管
引脚
ERR
的脉冲加½电容
对于不上电的
2.2
2.2.1
•
•
用
TJA1054
代替
TJA1053
时
TJA1053
的外部二极管需要在整个单元的电池连接丢失时抑制产生的反向电源电流
微控制器不受控制
在总线线路出现
TJA1054
有内建的防止反向电流功½
开路故障
时
这些二极管就变得多½了
TJA1053
可½产生由
CANL
总线流向引脚
BAT
的灌入电流 在一些应用中 这个反向电流很大 足够½
将不可½在普通的
CAN
中断服务程序中正确读出
TJA1053
的
ERR
因此
½检测到的故障信号保持
见
11.2.1
在主µC 执行中断服务程序时仍然有效
引脚值 这里 任½有效的
CAN
报文 确认½ ½½清除已经在引脚
ERR
上检测到的 开路故障
TJA1053
需要一个外部脉冲加½电容
TJA1054
的
ERR
内部可以保持故障信号有效
所以不需要这个外部脉冲加½电容
**
100n
5V
BAT
optional *
VCC
TXD
RXD
uC
+
CAN
I/O
I/O
I/O
GND
470n
TXD
RXD
STB
EN
ERR
PCA82C252
or
TJA1053
or
CANH
TJA1054
WAKE
> 1k8
RTL
WAKE-UP
RTL***
CANL
< 150pF
CAN
bus
GND
V
B A T
1k - 2k
10n
< 180k
V
C C
INH
< 150pF
RTH***
RTH
For further EMC optimization a series resistor could be applied in case the bus timing parameters allow this additional de lay
caused by the additional R/C time constant.
** Size of capacitor depends on regulator.
*** Size of termination resistors depends on system size. The overall system termination should be about 100 Ohms per CAN line.
*
图
1
引脚
Wake
的唤醒敏感度
½用
TJA1053
和
TJA1054
的典型应用电路
2.2.2
TJA1054
的唤醒输入对两个跳变沿½敏感 而
TJA1053
只对下跳沿敏感
常是有两个跳变沿的脉冲
所以这两个器件对应用没有½响
TJA1054
另一个改善的地方是 唤醒事件比进入睡眠½令有更高的优先权
由于应用的外部唤醒事件通
而½用
TJA1053
的系统可
½会丢失这样一个唤醒事件 ½管唤醒请求已经发送到引脚
WAKE
½
TJA1053
在没有启动电压调节器前
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