Mikrocontroller CAN
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Aufgaben- und Arbeitsblatt 1 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 4.2 Signalerzeugung CAN-Antrieb 4.2.1 Transceiver 4.2.1.1 Arbeitsweise des Transceivers Der Transceiver für den CAN-Antrieb besteht wie der Transceiver beim CAN-Komfort aus einem Leitungstreiber, der die Signale auf die Bus-Leitungen schaltet und einem Vergleicher im Empfangsteil, der die Buspegel differentiell einliest und an den CAN-Controller weiterleitet.. WR Write-Signal Mikrocontroller Steuerleitungen Datenleitungen WR RD CS RD Read-Signal CS Chip-Selekt-Signal IT Interrupt-Signal (Frame wurde fehlerfrei empfangen) IT CANController RXD TXD VCC Transceiver TJA 1050 Widerstand 5V Sender Kondensator Empfänger Aufbau Im Ruhezustand liegen die Spannungswerte der CAN_H- und CAN_L- Leitung bei einem Spannungswert von 2,5V . Dieser Spannungswert wird von einem Widerstandsnetzwerk vorgegeben. Man bezeichnet den Ruhepegel auch als rezessiven Zustand, da er von jedem angeschlossenen Steuergerät verändert werden kann. Im dominanten Zustand sinkt das Spannungssignal auf der CAN-L-Leitung um mindestens 1V ab. Die Spannung auf der Low-Leitung steigt um den gleichen Wert an. Durch die differentielle Auswertung der Bus-Signale können Störimpulse weitestgehend eleminiert werden, da sie sich auf Grund der nebeneinander verlegten Datenleitungen immer auf beide Leitungen auswirken. Aufgabe: Ergänzen Sie in der obigen Darstellung die folgenden Bezeichnungen : Empfänger, Sender, Transceiver, CAN-Controller, RXD, TXD Aufgaben- und Arbeitsblatt 2 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 4.2.1.2 Simulationsschaltung zur Darstellung der CAN_H und CAN_L Spannungssignale Die folgende Darstellung zeigt die vereinfachte Innenschaltung des Transceivers für den CAN_Antrieb. Heben Sie die Bauteile farbig hervor, die für die Funktion des Senders verantwortlich sind. Zeichnen Sie anhand der Abbildung den Stromlaufplan für eine Simulationsschaltung, mit der die Spannungssignale auf der CAN_H- und CAN_L- Leitung erzeugt werden können. Hinweis: Auf der folgenden Seite finden Sie die erforderlichen Bauteile für die Simulationsschaltung. 5V Quelle: Philips Vereinfachte Innenschaltung des Transceivers TJA1050 + 5V 1 kτ 2,2 kτ BC 177 1Hz=, 5V BD 135 4,7 kτ 100 τ 1N4007 CAN_H 100 τ 1N4007 CAN_L BC 108 1 kτ 2,2 kτ 0V Stromlaufplan für die Simulationsschaltung des Senders im Transceiver Aufgaben- und Arbeitsblatt 3 4.2.1.2 Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Für den Aufbau der Simulationsschaltung des Senders stehen die folgenden Bauteile zur Verfügung. Funktionsgenerator Spannungsversorgung Aufgaben- und Arbeitsblatt 4 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 Aufgaben: a) Bauen Sie die folgende Schaltung auf und oszilloskopieren Sie die Spannungssignale auf den BusLeitungen im Ruhezustand ( Der Spannungswert des Funktionsgenerator s ist auf 0V gestellt) Zeichnen Sie das Schaltzeichen des Oszilloskops in die Schaltung ein. Bezeichnen Sie die CAN_H und CAN_L-Leitung. Übertragen Sie das Oszillogramm in das vorgegebene Raster und tragen Sie die Spannungswerte ein. + 5V 1 kτ 2,2 kτ BC 177 1Hz=, 5V BD 135 4,7 kτ 100 τ 100 τ 1N4007 1N4007 CAN_H CAN_L BC 108 1 kτ 2,2 kτ 0V Simulationsschaltung zur Darstellung der CAN_H und CAN_L Spannungssignale CAN_H 2,5V CAN_L 2,5V Oszillogramm der simulierten Spannungssignale (Ruhezustand) Aufgaben- und Arbeitsblatt 5 Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed b) Schalten Sie den Funktionsgenerator ein und oszilloskopieren Sie die Signale auf der CAN_H und CAN_L –Leitung. Übertragen Sie die Oszillogramme in das unten vorgegebene Raster und tragen Sie die Spannungswerte und Leitungsbezeichnungen ein. 1,8V CAN_H 2,5V CAN_L 1,8V 2,5V Oszillogramme der simulierten CAN_H und CAN_L –Spannungssignale (CAN-Antrieb) c) Erläutern Sie die Oszillogramme Im dominanten Zustand fällt der Spannungswert auf der CAN_L-Leitung von 2,5V auf ca. 0,7V ab. Bei der CAN_H-Leitung verläuft das Spannungssignal entgegengesetzt und der Spannungswert steigt im dominanten Zustand von 2,5V auf 4,2V an. Im rezessiven Zustand liegen beide Leitungen bei einem Spannungswert von 2,5V. Aufgaben- und Arbeitsblatt 6 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 4.2.1.3 Arbeitsweise des Empfängers (CAN-Antrieb) Über den Empfänger des Transceivers, der als Differenzverstärker arbeitet, gelangen die zu übertragenden Daten zum CAN-Controller. Dieses Ausgangssignal erzeugt der Empfänger, indem er die Differenz zwischen den Spannungswerten auf der CAN_H- und der CAN_L-Leitung elektronisch bestimmt. Dabei ist die UCAN_H Udiff UCAN_L Spannungsdifferenz = Spannungswert CAN_H – Spannungswert CAN_L . ( Udiff = UCAN_H - UCAN-L ) Beispiel: Ermitteln Sie anhand der Darstellung die Spannungsdifferenz zwischen der CAN_H und CAN_LLeitung. Im Oszillogramm sind die realen Spannungswerte oszilloskopiert. Differenz zwischen den Spannungswerten auf der CAN_H– und CAN_L-Leitung Aufgaben- und Arbeitsblatt 7 4.2.2 Signalerzeugung 2 CAN High-Speed Vernetzte Systeme Touran und Golf ab 2003 Spannungswerte auf den Busleitungen des CAN-High-Speed nach ISO 118998 Die physikalische CAN Schnittstelle für die High-Speed-Busankopplung wird im allgemeinen nach ISO 11898 realisiert. Die Norm spezifiziert das Übertragungsmedium mit zwei Busleitungen. Die beiden Abschlusswiderstände sind mit je 120 Ohm vorzusehen. Die Bus-Knoten müssen den rezessiven Zustand erkennen, wenn der Spannungswert der CAN_HLeitung nicht höher als der Spannungswert der CAN_L-Leitung +0,5V ist. Der dominante Zustand ist zu erkennen, wenn der Spannungswert der CAN_H-Leitung mindestens 0,9 V höher als der Spannungswert der CAN_L-Leitung ist. Tragen Sie die Spannungswerte zur Erkennung der Zustände in die obere Abbildung ein. Bestimmen Sie den differentiellen Buspegel (CAN_diff = CAN_H – CAN_L). Übertragen Sie den Spannungsverlauf der Differenzspannung in das vorgesehene Raster . Zeichnen Sie die Spannungsschwellen für die Erkennung der Schaltzustände ein und benennen Sie die Zustände. U in Volt 5 4 3 2 1 Zeit 0 Differentieller Buspegel (CAN_diff = CAN_H – CAN_L) U in Volt 5 4 3 rezessiv Dominant rezessiv 2 1 0 Zeit Spannungswerte auf den Busleitungen des CAN-High-Speed nach ISO 118998
