总线形式接口电路原理图设计
基于HI-3593的ARINC429总线接口设计
信Q与电1BChina Computer&Communication网絡与通信孜术2021年第5期基于HI-3593的ARINC429总线接口设计张杰侯大勇刘光明(苏州长风航空电子有限公司,江苏苏州215151)摘要:ARINC429总线具有结构简单、性能稳定、传输可靠、抗干扰能力强等特征.在需要高可靠性、高集成度设计的应用领域,可以采用SPI接口的ARINC429协议芯片HI-3593实现数据协议处理,与ARM处理器完成ARINC429总线数据收发功能.基于此,笔者围绕该系统架构分析了各部分的功能,并对硬件接口进行了详细设计.关键词:ARINC429协议芯片;ARM处理器;SPI接口中图分类号:V243文献标识码:A文章编号:1003-9767(2021)05-216-03Design of ARINC429Bus Interface Based on HI-3593ZHANG Jie,HOU Dayong,LIU Guangming(Suzhou Changfeng Avionics Co.,Ltd.,Suzhou Jiangsu215151,China)Abstract:The ARINC429bus has the characteristics of simple structure,stable performance,reliable transmission,and strong anti-interference ability.In application areas that require high reliability and high integration design,the ARINC429protocol chip HI-3593with SPI interface can be used to realize data protocol processing,and the ARINC429bus data transceiver function can be completed with the ARM processor.Based on this,the author analyzes the functions of each part around the system architecture,and designs the hardware interface in detail.Keywords:ARINC429protocol chip;ARM processor;SPI interface0引言ARINC429总线在当代的战斗机、运输机和民航客机中有着广泛的应用。
485应用电路
3.1 抗雷击和抗静电冲击RS-485接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电的冲击而损坏。
在传输线架设于户外的使用场合,接口芯片乃至整个系统还有可能遭致雷电的袭击。
选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避免此类损失,常见的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。
特别值得一提的是SN75LBC184,它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击,是目前市场上不可多得的一款产品。
3.2 限斜率驱动由于信号在传输过程中会产生电磁干扰和终端反射,使有效信号和无效信号在传输线上相互迭加,严重时会使通信无法正常进行。
为解决这一问题,某些芯片的驱动器设计成限斜率方式,使输出信号边沿不要过陡,以不致于在传输线上产生过多的高频分量,从而有效地扼制干扰的产生。
如MAX487、SN75LBC184等都具有此功能。
3.3 故障保护故障保护技术是近两年产生的,一些新的RS-485芯片都采用了此项技术,如SN75276、MAX3080~MAX3089。
什么是故障保护,为什么要有故障保护,如果没有故障保护会产生什么后果?众所周知,RS-485接口采用的是一种差分传输方式,各节点之间的通信都是通过一对(半双工)或两对(全双工)双绞线作为传输介质。
根据RS-485的标准规定,接收器的接收灵敏度为±200mV,即接收端的差分电压大于、等于+200 mV时,接收器输出为高电平;小于、等于-200mV时,接收器输出为低电平;介于±200mV之间时,接收器输出为不确定状态。
在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态以及在传输线开路或短路故障时,若不采取特殊措施,则接收器可能输出高电平也可能输出低电平。
一旦某个节点的接收器产生低电平就会使串行接收器(UART)找不到起始位,从而引起通信异常,解决此类问题的方法有两种:(1)使用带故障保护的芯片,它会在总线开路、短路和空闲情况下,使接收器的输出为高电平。
总线形式接口电路原理图设计
• 总线接口概述 • 总线接口电路设计基础 • 总线接口电路原理图绘制 • 总线接口电路仿真与调试 • 总线接口电路优化与改进
01
总线接口概述
总线接口定义
总线接口是指计算机内部或设备之间 用于数据传输的连接方式,通过总线 接口可以实现设备之间的数据交换和 通信。
总线接口通常由一组标准化的信号线 组成,用于连接多个设备,实设备 之间的数据传输和控制。
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方案设计
根据需求分析,设计电路 方案,包括元件选择、电
路结构等。
仿真测试
通过仿真软件对电路原理 图进行测试和验证,确保
电路功能正确。
样品制作与测试
制作电路板样品,进行实 际测试和验证,确保满足
设计要求。
电路设计工具介绍
EDA工具
Electronic Design Automation,如AutoCAD、 OrCAD等,用于绘制原理图和PCB图。
信号的准确性和稳定性。
未来发展方向
集成化与小型化
随着集成电路技术的发展,总线接口电路将进一步向集成化和小型 化方向发展。
低功耗设计
随着对节能环保需求的增加,低功耗设计将成为总线接口电路的重 要发展方向。
高速传输与高带宽
随着数据传输速率的不断提高,总线接口电路将向高速传输和高带宽 方向发展。
THANKS
合理使用模板
利用原理图模板提高设计效率,减少重复绘制的工作量。
原理图绘制实例
UART总线接口电路原理图
SPI总线接口电路原理图
I2C总线接口电路原理图
实例1
实例2
实例3
04
总线接口电路仿真与调试
仿真工具介绍
01
dxp,protel,altium designer2
下面以单管放大电路为例介绍原理图设计方法
1.新建PCB项目文件 在Protel 2004主窗口下,执行菜单“文 件”→“创建”→“项目”→“PCB项目”,Protel 2004系统会自动创建一个名为“PCB_Project1.PrjPCB” 的空白项目文件。 执行菜单“文件”→“另存项目为”,屏幕弹出 另存项目对话框,可以更名保存。
五、放臵电源接地符号和电路的I/O端口
1.放臵电源和接地符号
双 击 符 号
由于在放臵符号时, 初始出现的是电源符号 VCC,若要放臵接地符号, 除了在修改符号风格外, 还必须将网络Net修改为 GND。
2.放臵电路的I/O端口 端口通常表示电路的输入或输出,因此也称为输入/输 出端口,或称I/O端口,端口通过导线与元件引脚相连,具 有相同名称的I/O端口在电气上是相连接的。 放臵电路I/O端口,光标上带着悬 浮的I/O端口,移动到所需地方,单击 鼠标左键,定下起点,拖动光标可以 改变端口的长度,大小合适后,再单 击左键,放臵一个I/O端口,单击鼠标 右键退出放臵状态。
2.设臵自定义标题栏 在图2-16中,去除【图纸明细表】复选框,图纸上将不 显示标准标题栏,此时用户可以自行定义标题栏,标题栏一 般定义在图纸的右下方。
自定义图纸
自定义标题 栏时不选中
选中
尺寸 定义
自定义标题栏:去除【图纸明细表】复选框,图纸上 将不显示标准标题栏,标题栏一般定义在图纸的右下方, 效果如图2-17,尺寸220mils×60mis,行间距10mils。
执行菜单“放臵”→“手工放臵节点进行节点放臵。
七、元件属性编辑
1.元件属性调整
设臵标号
定义注 释参数
设臵标称 值或型号
设臵元 件封装
USB接口电路分析
USB接口电路分析USB(Universal serial bus)的中文含义是通用串行总线。
USB接口的特点是速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拔等。
目前USB接口有两种标准,分别为USB1.1和USB2.0.其中USB1.1标准接口的数据传输速度为12Mbps,USB2.0标准接口的数据传输速度为480Mbps。
主板通常集成4-8个USB接口,并且在主板上还有USB扩展接口,通常USB接口使用一个4针插头作为标准插头,通过USB 插头,采用菊花链的形式可以把所有的外设连接起来,并且不会损失带宽。
USB接口电路主要由USB接口插座、电感、滤波电容、电阻排、保险电阻、南桥芯片等组成。
USB 接口电路的VCC0和VCC1供电针脚通过保险电阻和电感连接到电源插座的第4针脚,有的主板在供电电路中还设置有一个供电跳线,通过跳线可以选择待机供电或VCC5供电。
如果选择待机供电,则在关机的状态下,USB接口也有工作电压。
USB接口电路中的保险电阻用来防止USB 设备发生短路时烧坏ATX电源,目前的主板一般使用贴片电阻或高分子PTC热敏电阻作为保险电阻。
高分子PTC热敏电阻可以在出现短路情况时,自动升高内部电阻,起到保护的作用,同时在故障排除后,又会自动恢复到低电阻状态继续工作。
USB接口电路数据线路中的贴片电感和电阻排的作用是:在数据传输时起到缓冲的作用(抗干扰)。
这个电阻排通常采用阻值为22欧或33欧的电阻。
而数据线路中连接的电容排和电阻排起滤波的作用,可改善数据传输质量,电容排的容量一般为47PF,有的为100PF。
USB接口的工作原理是:当电脑主机的USB接口接入USB设备时,通过USB接口的5V供电为UDB设备供电,设备得到供电后,内部电路开始工作,并向+DATA针输出高电平信号(—DATA为低电平)。
同时主板南桥芯片中的USB模块会不停的检测USB接口的+—DATE的电压。
当南桥芯片中的USB模块检测到信号后,就认为USB设备准备好,并向USB设备发送准备好信号。
CAN-bus标准电路
(楼宇自动化事业部)
技术支持: CAN-bus:
电话:(020)22644381 22644382 22644253 邮箱:can.support@
iCAN 及数据采集:
电话:(020)28872344 22644373 邮箱:ican@
地址:武汉市洪山区广埠屯珞瑜路 158 号 12128 室 (华中电脑数码市场) 电话:(027)87168497 87168297 87168397 传真:(027)87163755
上海周立功
地址:上海市北京东路 668 号科技京城东座 7E 室 电话:(021)53083452 53083453 53083496 传真:(021)53083491
1.4
CAN-bus网络的保护 ............................................................................................... 3
1.5
配套资料................................................................................................................... 3
ARM 嵌入式系统:
电话:(020)28872347 28872377 22644383 22644384 邮箱:arm.support@
楼宇自动化:
电话:(020)22644376 22644389 28267806 邮箱:mjs.support@
mifare.support@
标准规范手册
图 1.2 基于 ARM7 的 CAN-bus 节点电路示例 ©2008 Guangzhou ZHIYUAN Electronics CO., LTD. 2
第六章 IO接口和总线
1、缓冲器 74LS244
单路基本组成:
真值表 A
B
G#
0
A
1
B
1
0 G
1
0
高阻
0
状态
1A1 1A2
/1G 1A1 2Y4 1A2 2Y3 1A3 2Y2 1A4 2Y1 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 2Y1 2Y2 2Y3 2Y4
244
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11
需要输入设备送入信息,输出设备送出结果,这些输 入输出设备被称为外设。
通信:计算机(CPU)与外设间的数据、状态和控制
命令的交换过程统称为通信。
2、CPU与外设直接通信存在的问题 速度不匹配(CPU快,外设慢) 信号电平不匹配 (CPU使用TTL电平,外设多为机电设备) 信号格式不匹配 (CPU总线上为并行数字量,而外设有串行模拟量等) 时序不匹配 解决方案: 用I/O接口:把外设连接到CPU总线上的一组逻辑电 路的总称。用于协调外设与主机之间的信息交换。
2、译码的常用方法
线选法
利用一根地址线,产生指定的端口地址的选择信号。
A7
PORT1
当A7=1,选中PORT1,地址可为80H 当A6=1,选中PORT2,地址可为40H 当A5=1,选中PORT3,地址可为20H
A6
PORT2
对于PORT1,地址为81H,82H,83H
等仍可选中。
A5
PORT3
无条件输出电路例子 例:假设该端口号为
0# D0
80H,要想让0、2、4、
6号灯亮,如何编写
D1
1D 2D
CAN总线通信典型电路原理图
CAN总线通信典型电路原理图(四款CAN总线通信电路原理图分享)CAN总线通信典型电路原理图(一)CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱动器)F040中内置CAN总线协议控制器,只要外接总线驱动芯片和适当的抗干扰电路就可以很方便地建立一个CAN总线智能测控节点。
本设计中采用PHILIP公司的TJA1050T CAN总线驱动器。
CAN总线通信硬件原理图如图3所示。
图中F040 的CAN信号接收引脚RX和发送引脚TX并不直接连接到TJA1050T的RXD和TXD端,而是经由高速光耦6N137进行连接,这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离。
为了实现真正意义上完全的电气隔离,光耦部分的VA和VB必须通过DC-DC模块或者是带有多个隔离输出的开关电源模块进行隔离。
为防止过流冲击,TJA1050T的CANH和CANL引脚各通过一个5的电阻连接到总线上。
并在CANH和CANL脚与地之间并联2个30P的电容,用于滤除总线上高频干扰。
而防雷击管D1和D2可以起到发生瞬变干扰时的保护作用。
TJA1050T的8脚连接到F040的一个端口用于模式选择,TJA1050T有两种工作模式用于选择,高速模式和静音模式。
TJA1050T正常工作在高速模式,而在静音模式下,TJA1050T的发送器被...CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱CAN总线通信硬件原理图(采用TJA1050T CAN总线驱动器) F040中内置CAN总线协议控制器,只要外接总线驱动芯片和适当的抗干扰电路就可以很方便地建立一个CAN总线智能测控节点。
本设计中采用PHILIP公司的TJA1050T CAN总线驱动器。
CAN总线通信硬件原理图如图3所示。
图中F040 的CAN信号接收引脚RX和发送引脚TX并不直接连接到TJA1050T的RXD和TXD端,而是经由高速光耦6N137进行连接,这样做的目的是为了实现CAN总线各节点的电气隔离。
微机接口系统硬件原理图
D0-D7接D0-D7 A0接A0,A1接A1 CS接XXX译码 RD接RD WR接WR PA口:xxxxH PB口:xxxxH PC口:xxxxH P控制口:xxxxH
8255命令控制字
PA口方式0输出,PB口方式0输出
软件设计说明例
BX←TABLE
PA0控LED0 PA1控LED1 PA2控LED2 PA3控LED3 PA4控LED4 PA5控LED5 PB0:A段 PB1:B段 PB2:C段 PB3:D段 PB4:E段 PB5:F段 PB6:G段 PB7:DP段
与(三总线)主控芯片连接
8255在系统中的端口地址
每一位都是一个双向三态门, 8位具有共同的控制端
74LS245
8位双向缓冲器 • 控制端连接在一起, 低电平有效 • 可以双向导通 • 输出与输入同相 E*=0,导通 DIR=1 A→B DIR=0 A←B E*=1,不导通
74LS245与Intel 8286功能一样
74LS273
具有异步清零的 TTL上升沿锁存器
每一位都是一个D触发器, 8个D触发器的控制端连接在一起
Intel 8282
具有三态输出的 TTL电平锁存器 STB 电平锁存引脚 OE* 输出允许引脚
每一位都是一个三态锁存器, 8个三态锁存器的控制端连在一起
74Lபைடு நூலகம்373
具有三态输出的 TTL电平锁存器 LE 电平锁存引脚 OE* 输出允许引脚
A7 A6 A5 A4 A3 A2
C B A
G2 A G2 B
Y0
Y1
74LS138 2 Y
总线设计简介
总线设计简介总线概念总线是一种内部结构,它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。
总线的分类总线按功能和规范可分为三大类型:(1) 内总线(Internal Bus, I-Bus)又称系统总线或板级总线,是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。
例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。
(2) 片总线(Chip Bus, C-Bus)又称元件级总线,是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。
(3) 外总线(External Bus, E-Bus)又称通信总线,是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路,如EIA RS-232C、IEEE-488等。
其中的系统总线,即通常意义上所说的总线,一般又含有三种不同功能的总线,即数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Addre ss Bus)和控制总线CB(CONTROL Bus)。
有的系统中,数据总线和地址总线是复用的,即总线在某些时刻出现的信号表示数据而另一些时刻表示地址;而有的系统是分开的。
51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的,而一般PC中的总线则是分开的。
“数据总线DB”用于传送数据信息。
数据总线是双向三态形式的总线,即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件,也可以将其它部件的数据传送到CPU。
数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标,通常与微处理的字长相一致。
例如INTEL 8086微处理器字长16位,其数据总线宽度也是16位。
需要指出的是,数据的含义是广义的,它可以是真正的数据,也可以是指令代码或状态信息,有时甚至是一个控制信息,因此,在实际工作中,数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。
CAN总线接口电路设计注意事项(精)
CAN总线接口电路设计注意事项收藏CAN 总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,以其高性能和高可靠性在自动控制领域得到了广泛的应用。
为提高系统的驱动能力,增大通信距离,实际应用中多采用Philips公司的82C250作为CAN控制器与物理总线间的接口,即CAN收发器,以增强对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
为进一步增强抗干扰能力,往往在CAN 控制器与收发器之间设置光电隔离电路。
典型的CAN总线接口电路原理如图1所示。
图1 典型的CAN总线接口电路原理图1 接口电路设计中的关键问题1.1 光电隔离电路光电隔离电路虽然能增强系统的抗干扰能力,但也会增加CAN总线有效回路信号的传输延迟时间,导致通信速率或距离减少。
82C250等型号的CAN收发器本身具备瞬间抗干扰、降低射频干扰(RFI以及实现热防护的能力,其具有的电流限制电路还提供了对总线的进一步保护功能。
因此,如果现场传输距离近、电磁干扰小,可以不采用光电隔离,以使系统达到最大的通信速率或距离,并且可以简化接口电路。
如果现场环境需要光电隔离,应选用高速光电隔离器件,以减少CAN总线有效回路信号的传输延迟时间,如高速光电耦合器6N137,传输延迟时间短,典型值仅为48 ns,已接近TTL电路传输延迟时间的水平。
1.2 电源隔离光电隔离器件两侧所用电源Vdd与Vcc必须完全隔离,否则,光电隔离将失去应有的作用。
电源的隔离可通过小功率DC/DC电源隔离模块实现,如外形尺寸为DIP-14标准脚位的5 V 双路隔离输出的小功率DC/DC模块。
1.3 上拉电阻图1中的CAN收发器82C250的发送数据输入端TXD与光电耦合器6N137的输出端OUT相连,注意TXD必须同时接上拉电阻R3。
一方面,R3保证6N137中的光敏三极管导通时输出低电平,截止时输出高电平;另一方面,这也是CAN 总线的要求。
具体而言, 82C250的TXD端的状态决定着高、低电平CAN 电压输入/输出端CANH、CANL的状态(见表1。
总线原理图设计
第3章 总线原理图设计 表3-1 图3-1总线原理图元件属性列表
第3章 总线原理图设计
3.1.1 复合式元件的放置 对于集成电路,在一个芯片上往往有多个相同的单元电
路。如运算放大器芯片1458,它有8个引脚,在一个芯片上 包含两个运算放大器,这两个运放元件名一样,只是引脚号 不同,如图3-2中的U1A、U1B。其中引脚为1、2、3并有接 地和电源引脚4、8的图形称为第一单元,对于第一单元系统 会在元件标号的后面自动加上A,引脚为5、6、7的图形称 为第二单元,对于第二单元系统会在元件标号的后面自动加 上B,其余同理。
第3章 总线原理图设计 图3-4 74LS00元件符号
第3章 总线原理图设计
3.2 绘 制 总 线
总线是多条并行导线的集合,如图3-5中的粗线所示。
图3-5 总线、总线分支线、网络标号
第3章 总线原理图设计
3.2.1 总线的绘制 第一种方法:单击Wiring Tools工具栏中的 图标。 第二种方法:执行菜单命令Place→Bus。 总线的绘制方法同导线的绘制,这里不再赘述。
第3章 总线原理图设计 图3-3 Part元件属性对话框
第3章 总线原理图设计
第二种方法:双击已放置好的元件,其余操作同上。 第三种方法:在元件符号上单击鼠标右键,在弹出的快 捷菜单中选择Properties。 第四种方法:执行菜单命令Edit→Change,用十字光标 单击对象。 如在原理图中放置74LS00与非门,则与非门的四个单 元显示如图3-4所示。74LS00所在的元件库为Protel DOS Schematic Libraries.ddb。
3.2.2 总线的属性设置 第一种方法:当系统处于画总线状态时,按下Tab键,
则弹出Bus(总线)属性对话框,如图3-6所示。 第二种方法:双击已经画好的总线,也可以弹出Bus(总
I2C总线接口电路设计
FPGA与I2C总线器件接口电路设计利用FPGA模拟I2C总线协议对I2C总线接口器件AT24C256 进行读写操作。
利用按键输入读写命令和相应的地址、数据,对芯片进行读写操作,读写的数据用数码管显示。
一、I2C总线接口电路设计分析1. I2C 总线协议I2C 总线的两根通信线,一根是串行数据线SDA,另一根是串行时钟线SCL。
多个符合I2C总线标准的器件都可以通过同一条I2C总线进行通信,而不需要额外的地址译码器。
每个连接到总线上的器件都有一个唯一的地址作为识别的标志,都可以发送或接收数据。
I2C 总线通信速率受主机控制,标准模式下可达100kbit/s。
一般具有I2C总线的器件其SDA、SCL引脚都为集电极(或漏极)开路结构。
因此实际使用时,SDA 和SCL信号线必须加3~10K的上拉电阻。
总线空闲时均保持高平。
I2C总线接法如图1所示。
图1 I2C总线连接示意图(1) I2C的主机和从机,发送器和接收器产生I2C总线时钟信号和起始、停止控制信号的器件,称为主机,被主机寻址的器件称为从机。
任何将数据传送到I2C总线的器件称为发送器,任何从I2C总线接收数据的器件称为接收器。
主机和从机都可作为发送数据器件和接收数据器件。
(2) I2C 总线上数据的有效性:时钟线SCL为高电平时,数据线SDA的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号;在数据传送过程中,当时钟线SCL为高电平时,数据线SDA必须保持稳定状态,不允许有跳变;数据线SDA的状态只能在SCL低电平期间才能改变。
即进行串行传送数据时,在SCL高电平期间传送位数据,低电平期间准备数据。
(3) 从机地址I2C总线不需要额外的片选信号或地址译码。
多个I2C总线接口器件可连接到一条I2C总线上,它们之间通过地址来区分。
主机是主控制器件,只有一个主机的不需要地址。
其它器件均为从机,均有器件地址,但必须保证同一条I2C总线上的器件地址不能重复。
一般从机地址由7位地址位和1位读写位组成,地址位为高7位,读写位为最低位。
CAN总线接口电路的硬件设计
摘要介绍了采用PHILIP公司生产的控制器局域网的高度集成的通信控制器SJA1000和82C250作为收发器的CAN总线接口电路的硬件设计方法,介绍了控制器和收发器及看门狗芯片的特点、内部结构、寄存器结构及地址分配,说明一种通用型CAN总线的设计和开发.探讨应用中需注意的一些问题。
关键词:CAN总线;控制器;收发器;电路设计目次摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 CAN总线简介 (1)1.1.1 CAN协议 (1)1.1.2电气参数及信号表示 (2)1.2 CAN的主要技术特点 (2)1.3 CAN总线通信系统拓扑结构 (3)2 CAN总线接口电路设计 (3)2.1 总体方案设计 (3)2.2 各模块电路的设计 (4)2.2.1单片机最小系统 (4)2.2.2 CAN总线接口控制电路设计 (5)2.2.2.1SJA1000简介 (5)2.2.2.2基于SJA1000的控制电路设计 (10)2.2.3 CAN总线收发电路设计 (11)2.2.3.1CAN总线收发器82C250介绍 (11)2.2.3.2基于82C250收发电路设计 (14)2.2.4复位、监控电路设计 (15)2.2.4.1X5045P简介 (15)2.2.4.2基于X5045P的电路设计 (18)2.2.5电源设计 (18)2.3 接口电路总体电路原理图 (19)3 结束语 (21)参考文献 (22)附录1: 接口电路总体电路原理图 (23)1 绪论1.1 CAN总线简介CAN[Control(Controller) Area Network]是控制(器)局域网的简称。
CAN是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络,最初由德国Bosch公司80年代用于汽车内部测试和控制仪器之间的数据通信。
目前CAN 总线规范已被国际标准化组织ISO制订为国际标准ISO11898,并得到了Motorola,Intel ,Philips等大半导体器件生产厂家的支持,迅速推出各种集成有CAN协议的产品。
CAN总线接口电路原理图和注意事项
CAN总线接口电路原理图和注意事项CAN 总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络,以其高性能和高可靠性在自动控制领域得到了广泛的应用。
为提高系统的驱动能力,增大通信距离,实际应用中多采用Philips公司的82C250作为CAN控制器与物理总线间的接口,即CAN 收发器,以增强对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。
为进一步增强抗干扰能力,往往在CAN 控制器与收发器之间设置光电隔离电路。
典型的CAN总线接口电路原理如图1所示。
图1 典型的CAN总线接口电路原理图1 接口电路设计中的关键问题1.1 光电隔离电路光电隔离电路虽然能增强系统的抗干扰能力,但也会增加CAN总线有效回路信号的传输延迟时间,导致通信速率或距离减少。
82C250等型号的CAN收发器本身具备瞬间抗干扰、降低射频干扰(RFI)以及实现热防护的能力,其具有的电流限制电路还提供了对总线的进一步保护功能。
因此,如果现场传输距离近、电磁干扰小,可以不采用光电隔离,以使系统达到最大的通信速率或距离,并且可以简化接口电路。
如果现场环境需要光电隔离,应选用高速光电隔离器件,以减少CAN总线有效回路信号的传输延迟时间,如高速光电耦合器6N137,传输延迟时间短,典型值仅为48 ns,已接近TTL电路传输延迟时间的水平。
1.2 电源隔离1.3 上拉电阻图1中的CAN收发器82C250的发送数据输入端TXD与光电耦合器6N137的输出端OUT 相连,注意TXD必须同时接上拉电阻R3。
一方面,R3保证6N137中的光敏三极管导通时输出低电平,截止时输出高电平;另一方面,这也是CAN 总线的要求。
具体而言,82C250的TXD端的状态决定着高、低电平CAN 电压输入/输出端CANH、CANL的状态(见表1)。
CAN总线规定,总线在空闲期间应呈隐性,即CAN 网络中节点的缺省状态是隐性,这要求82C25O的TXD端的缺省状态为逻辑1(高电平)。
485总线电路图
提高485总线的可靠性摘要:就485总线应用中易出现的问题,分析了产生的原因并给出解决问题的软硬件方案和措施。
关键词:RS-485总线、串行异步通信1 问题的提出在应用系统中,RS-485半双工异步通信总线是被各个研发机构广泛使用的数据通信总线,它往往应用在集中控制枢纽与分散控制单元之间。
系统简图如图1所示。
图1. RS-485系统示意图由于实际应用系统中,往往分散控制单元数量较多,分布较远,现场存在各种干扰,所以通信的可靠性不高,再加上软硬件设计的不完善,使得实际工程应用中如何保障RS-485总线的通信的可靠性成为各研发机构的一块心病。
在使用RS-485总线时,如果简单地按常规方式设计电路,在实际工程中可能有以下两个问题出现。
一是通信数据收发的可靠性问题;二是在多机通信方式下,一个节点的故障(如死机),往往会使得整个系统的通信框架崩溃,而且给故障的排查带来困难。
针对上述问题,我们对485总线的软硬件采取了具体的改进措施2 硬件电路的设计现以8031单片机自带的异步通信口,外接75176芯片转换成485总线为例。
其中为了实现总线与单片机系统的隔离,在8031的异步通信口与75176之间采用光耦隔离。
电路原理图如图2所示。
图2 改进后的485通信口原理图充分考虑现场的复杂环境,在电路设计中注意了以下三个问题。
2.1 SN75176 485芯片DE控制端的设计由于应用系统中,主机与分机相隔较远,通信线路的总长度往往超过400米,而分机系统上电或复位又常常不在同一个时刻完成。
如果在此时某个75176的DE端电位为“1”,那么它的485总线输出将会处于发送状态,也就是占用了通信总线,这样其它的分机就无法与主机进行通信。
这种情况尤其表现在某个分机出现异常情况下(死机),会使整个系统通信崩溃。
因此在电路设计时,应保证系统上电复位时75176的DE端电位为“0”。
由于8031在复位期间,I/O口输出高电平,故图2电路的接法有效地解决复位期间分机“咬”总线的问题。
USB2.0接口EMC设计方案
电磁兼容设计平台(EDP)应用案例——以太网口USB2.0 接口 EMC 设计方案一、接口概述USB 通用串行总线(英文:Universal Serial Bus,简称 USB)是连接外部装置的一个串口汇流排标准,在计算机上使用广泛,但也可以用在机顶盒和游戏机上,补充标准On-The-Go ( OTG)使其能够用于在便携装置之间直接交换资料。
USB 接口的电磁兼容性能关系到设备稳定行与数据传输的准确性,赛盛技术应用电磁兼容设计平台(EDP)软件从接口原理图、结构设计,线缆设计三个方面来设计USB2.0 接口的 EMC 设计方案二、接口电路原理图的EMC设计本方案由电磁兼容设计平台(EDP)软件自动生成B2.0 接口防静电设计图1 USB 2.0接口防静电设计接口电路设计概述:本方案从 EMC 原理上,进行了相关的抑制干扰和抗敏感度的设计;从设计层次解决 EMC 问题。
电路 EMC 设计说明:(1)电路滤波设计要点:L1 为共模滤波电感,用于滤除差分信号上的共模干扰;L2 为滤波磁珠,用于滤除为电源上的干扰;C1、C2 为电源滤波电容,滤除电源上的干扰。
L1共模电感阻抗选择范围为60Ω/100MHz ~120 Ω /100MHz ,典型值选取90Ω/100MHz ;L2 磁珠阻抗范围为 100Ω /100MHz ~1000Ω /100MHz ,典型值选取 600Ω /100MHz ;磁珠在选取时通流量应符合电路电流的要求,磁珠推荐使用电源用磁珠;C1、C2 两个电容在取值时要相差 100 倍,典型值为 10uF、0.1uF;小电容用滤除电源上的高频干扰,大电容用于滤除电源线上的纹波干扰;C3 为接口地和数字地之间的跨接电容,典型取值为1000pF,耐压要求达到2KV 以上,C3 容值可根据测试情况进行调整;( 2)电路防护设计要点D1、 D2 和 D3 组成 USB 接口防护电路,能快速泄放静电干扰,防止在热拔插过程中产生的大量干扰能量对电路进行冲击,导致内部电路工作异常。
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下面以下图所示电路为例介绍设计方法。
总线入 口
网络标 号
普通导 线
总线 本例中要 求先放置 好各元件
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二、放置总线
1.放置总线 在应用总线绘制原理图时, 一般先画元件管脚的引出线, 然后再绘制总线。 执行菜单“放置”→“总 线”,进入放置总线状态,将 光标移至合适的位置,单击鼠 标的左键,定义总线起点,将 光标移至另一位置,单击鼠标 左键,定义总线的下一点,如 图2-71所示。连线完毕,单击 鼠标的右键退出放置状态。
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七、生成元件清单
一般电路设计完毕,需要产生一份元器件清单,以 便于采购与管理。 执行菜单“报告”→“Bill of Materials”,可以 产生元件清单,在【其它列】中可选择输出的内容。图 中给出了标号、标称、描述、封装、库元件名及数量等 信息。
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单击图中的“报告”按钮,屏幕弹出“报告预览” 对话框,可以打印报告文件,也可以将文件另存为电子 表格形式(*.xls)、PDF格式(*.pdf)等。 单击图中的“输出”按钮,可以导出输出文件。 单击图中的“Excel”按钮,可以输出Excel文件。
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执行菜单“项目管理”→“Compile Document 单管放大 (最终).SCHDOC”,系统自动检查电路,并弹出“Messages” 对话框,显示违规信息,若没有违规地方,输出的 “Messages”对话框为空白。本例中的违规信息如图2-101所 示。
从违规信息中可以看出来,有三个错误(Error)和1个警 告(Warning),错误在于C1的1脚、C2的1脚和C3的1脚没有 驱动信号,警告在于网络NetC2_2没有驱动信号源,以上违 规对于电路仿真来说影响很大,而对于PCB设计来说是没有 影响的,可以忽略,故本电路没有违反设计规则。
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三、放置网络标号
具有相同网络标号的图件之间在电气上是相通的。 通过执行菜单“放置”→“网络标签”,系统进 入放置网络标号状态,默认网络标号“Netlabel1”, 按键盘上的<Tab>键(或者在放置网络标号后直接双 击网络标号),系统弹出属性对话框,可以修改网络 标号名、标号方向等。 将网络标号移动至需要放置的对象上方,当网络 标号和对象相连处的光标变色,表明与该导线建立电 气连接,单击鼠标左键即可放下网络标号,将光标移 至其它位置可继续放置。
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五、独立原理图电气检查
电气检查是按照一定的电气规则,检查已绘制好的 电路图中是否有违反电气规则的错误。电气检查报告一 般以错误(Error)或警告(Warning)来提示。 对于不属于任何项目文件的独立原理图是不能进行 电气检查规则设置的,但仍可以使用默认规则进行电气 规则检查。下面以图2-15所示的电路为例介绍独立原理 图的电气检查,独立原理图标志如图2-100所示。
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四、阵列式粘贴
上图中放置引脚引出线、总线分支和网络标号需重复 8次,采用阵列式粘贴,可以一次完成作,大大提高速度。
⑵鼠标拉框选中要复 ⑷执行菜单“编 ⑴在元件U4放置 制的连线和网络标号 ⑸将光标移至需要 辑”→“粘贴队 连线、总线入口 粘贴的起点,单击 ⑶执行菜单“编 列”,弹出“设定 及网络标号 PC1 鼠标左键完成粘贴 辑” →“复制”,复 粘贴队列”对话框 制要粘贴的内容
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2.放置总线入口 元件引脚与总线的连接 通过总线入口实现,总线入 口是45°或135°倾斜的短线 段。 执行菜单“放 置”→“总线入口”,进入 放置总线分支的状态,此时 光标上带着悬浮的总线入口 线,将光标移至总线和引脚 引出线之间,按空格键变换 倾斜角度,单击鼠标左键放 置总线入口线,如图2-72所 示。
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六、生成网络表
参数一般默 认,单击确 认完成设置
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2.生成文档的网络表 在生成网络表前,必须在原理图中对所有的元 件设置好元件标号(Designator)和封装形式 (Footprint)。 执行菜单“设计”→“文档的网络 表”→“Protel”,系统自动生成Protel格式的网络 表,在工作区面板中可以打开网络表文件(*.NET)。 在网络表中,以“[”和“]”将每个元件单独归 纳为一项,每项包括元件名称、标称值和封装形式; 以“(”和“)”把电气上相连的元件管脚归纳为一项, 并定义一个网络名。
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3.生成设计项目的网络表 对于存在多个原理图的设计项目,如层次电路图, 一般要采用生成设计项目网络表的方式产生网络表文件, 这样能保证网络表文件的完整性。 执行菜单“设计”→“设计项目的网络 表”→“Protel”,系统自动生成Protel格式的网络表, 在工作区面板中可以打开网络表文件(*.NET)。
总线形式接口电路原理图设计
主 要 内 容 一、总线与网络标号 二、放置总线 三、放置网络标号 四、阵列式粘贴 五、独立原理图电气检查 六、生成网络表 七、生成元件清单
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一、总பைடு நூலகம்与网络标号
所谓总线,就是代表数条并行导线的一条线。总线通 常用于元件的数据总线或地址总线上,其本身没有实质的 电气连接意义,电气连接的关系要靠网络标号来定义。利 用总线和网络标号进行元器件之间的电气连接不仅可以减 少图中的导线,简化原理图,而且清晰直观。 使用总线来代替一组导线,需要与总线分支和网络标 号相配合,总线本身没有实质的电气连接意义,必须由总 线接出的各个单一入口导线上的网络标号来完成电气意义 上的连接。 具有相同网络标号的导线在电气上是连接的,这样做 既可以节省原理图的空间,又便于读图。