Interfejsy CAN, USB

Wykład 3

Interfejs CAN

CAN – Controller Area Network

CAN – Controller Area Network

CAN - podstawy

Cechy:- różnicowy protokół komunikacji zdefiniowany w ISO11898- bardzo niezawodny- dostępna wersja o dużej prędkości (CAN2.0B-1Mb/s)- dostępne również wersja o małej prędkości (125kb/s) ale dużej odporności na szumy

CAN

• Protokół zdefiniowany pod koniec lat 80-tych przez firmęBosch

• Transmisja odbywa się na pojedynczej, terminowanej, parze skręconej

• Możliwa jest obecność wielu urządzeń typu Master• Zasięg od 40m przy 1Mb/s do 10km przy 5kb/s• Maksymalne opóźnienie ramki o wysokim priorytecie

<120µs przy 1Mb/s• Węzły sieci nie mają numerów – mają je jedynie

komunikaty!• Możliwość podłączenia nieskończonej ilości węzłów

CAN – warstwa fizyczna

• CAN może być zaimplementowane na wielu różnych mediach z jednym warunkiem – każdy węzeł musi słyszeć co transmituje

• Zazwyczaj medium jest skrętka o poziomie napięć 5V co pozwala na dużą odporność na szumy i pracę przy rozwartej szynie

CAN – warstwa fizyczna

• Każdy węzeł musi mieć nadany numer od 1 do 127• Maksymalny rozmiar sieci zależy od prędkości, np. około

250 m dla 256 kb/s

CAN – arbitraż szyny

• Każda ramka zaczyna się od Arbitration ID, które służy do arbitrażu dostępu do magistrali

• Gdy dwa urządzenia próbują nadawać jednocześnie, słowa Arbitration ID pozwalają na „bezkrwawe”rozwiązanie konfliktu bez zatrzymywania transmisji na szynie (CSMA/CA)

CAN - ramki

Ramka danych – są dwa rodzaje: standardowa i rozszerzona

Ramka zdalna – żądanie nadania ramki o takim samym identyfikatorze

Ramka błędu – wysyłana po wykryciu błędu transmisji

CAN – ramka danych

CAN – ramka danych

• Opis bitów:– SRR – oznacza ramkę rozszerzoną– RTR – oznacza ramkę danych lub ramkę

zdalną– R0, R1 – zarezerwowane– DLC – długość pola danych– Pole danych – długość od 0 do 64 bitów– ACK – pole potwierdzenia odbioru

CAN – modyfikacje standardu

CAN transceiver – PCA82C251

CAN transceiver – PCA82C251

CAN – warstwy ISO/OSI

Są różne rodzaje warstw aplikacji: CANopen, DeviceNet, SDS, J1939, NMEA 2000, EnergyBus, MilCAN,…

CAN transceiver – PCA82C251

• Linia Rs określa maksymalną prędkość działania transceivera

CAN - TMS320f2810

CANopen

CANopen

• CANopen standardizes the way the communicated data is structured and exchanged. • CANopen standards work with Device Profiles• Several Device Profiles for CANopen are standardized and new ones get constantly added. • Device Profiles specify the data sets and communication models supported by modules such as Generic I/O, Encoders, Drives, etc.

Interfejs USB

CANopen – stany węzła Slave

CANopen – Katalog obiektów

•Każdy z węzłów posiada katalog obiektów, który może zostać odczytany przez inne węzły podczaskomunikacji

CANopen – Profile urządzeń

• Zastosowanie katalogu obiektów pozwala ustrukturyzować przesyłane dane• O tym, który z wpisów w katalogu zawiera jakie dane decydują profile urządzeń• Niektóre z profili urządzeń są zdefiniowane• Można definiować własne profile urządzeń

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

Interfejs USB

USB- standardy

• USB 1.1: – Oryginalny standard– Do 6 hostów (tier) i do 127 urządzeń– Architektura Master/Slave– Data rate:

• 1.5 Mb/s w trybie LowSpeed• 12 Mb/s w trybie Full Speed

– Każde z urządzeń może czerpać do 500 mA

USB- standardy

• USB 2.0: – Zastępuje standard w wersji 1.1– Główną różnicą jest dodanie nowego trybu:

HighSpeed z prędkością 480MB/s

• USB 3.0: – Główną różnicą jest dodanie nowego trybu:

SuperSpeed z prędkością 4.8 GB/s

Dziękuję za uwagę

FT232R

• Główne cechy: – Pojedynczy układ obsługujący zarówno warstwę

sprzętową, jak i programową– Dostępne i darmowe sterowniki na komputery PC– Zintegrowany EEPROM 1024B do zapamiętywania

ustawień– Zintegrowany generator sygnału zegarowego– Prędkości przesyłu od 300B/s do 3Mb/s (RS422,

RS485, RS232)– Kompatybilność z trybem USB2.0 FullSpeed– Zasilanie 3.3 – 5.25 V

Dziękuję za uwagę

FT232R – Schemat blokowy

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie z portu

Dziękuję za uwagę

FT232R – Zasilanie autonomiczne

Dziękuję za uwagę