TLE6262G. Отказоустойчивый узел CAN от Infineon

Первая версия спецификации популярного интерфейса CAN выпущена фирмой Bosсh в 1987 году. Интерфейс предназначался для бортовых систем автомобилей. В это время появилась настоятельная необходимость организации обмена данными между распределенными по автомобилю приборами, датчиками, исполнительными механизмами. Применявшиеся до этого, не объединенные в единый интерфейс, аналоговые и дискретные линии связи (доставляющие сигналы «как есть») перестали справляться с резко возросшим потоком данных. Количество сигналов превысило разумный для такого рода решений предел (рис. 1). Специфика автомобильных кабельных сетей (ограничения на толщину кабелей и механические воздействия на них) еще более усугубила эту проблему.

Вэтих условиях фирма Bosсh — крупный игрок на рынке автомобильной электроники — выступила «законодателем моды», разработав оригинальный последовательный интерфейс CAN. Впоследствии он оказался очень удачным не только для автомобильных, но и для многих других приложений (в частности, систем автоматизации производства, железнодорожного транспорта). В 1992 году появилась вторая версия, расширившая возможности и отразившая развитие элементной базы. Слагаемые успеха этого популярного интерфейса рассмотрены в литературе [1, 2].

Фирмой Infineon [3] выпускаются функционально законченные трансиверы шины CAN для использования в распределенных системах сбора данных промышленного назначения и в автомобилестроении. Такой приемопередатчик, работая в паре с микроконтроллером, обеспечивает подключение к сети CAN датчиков, исполнительных механизмов, органов управления и т. п.

Микросхема TLE6262G — характерное изделие данной линейки. Рассмотрим ее особенности.

Данная микросхема выпускается в 28-выводном корпусе P-DSO-28-6 и может работать в диапазоне рабочих температур –40…+150 °C.

В состав микросхемы входят:

1. стандартный отказоустойчивый трансивер CAN для дифференциальной линии;
2. детектор и менеджер аварийных ситуаций на CAN;
3. узел перевода в экономичный режим потребления энергии;
4. стабилизатор напряжения питания внутренних и внешних схем 5В ± 2%;
5. пять ключей для внешних исполнительных устройств;
6. узел контроля напряжения питания;
7. формирователь сигнала сброса;
8. встроенный генератор;
9. стандартный интерфейс SPI.

Документацию на микросхему TLE6262G см. в [4]. Ее функциональная схема показана на рис. 2.

Стандартный трансивер CAN показан в нижней части рис. 2. Он оптимизирован для работы на низких скоростях обмена данными. Надежность его работы обеспечивается узлами отработки аварий CAN и защиты от перегрева. При обрыве или замыкании одной из линий дифференциальной пары менеджер аварий переводит трансивер в режим однопроводной передачи по оставшейся исправной линии.

Входные цепи приемника защищены от высокочастотных помех фильтром.

Трансивер CAN может находиться в одном из 4 основных режимов. Выбор режима осуществляется битами NSTB и ENT. Диаграмма состояний показана на рис. 3.

Управление работой микросхемы осуществляется по интерфейсу SPI от внешнего микроконтроллера. Применение SPI позволяет минимизировать количество контактов, площадь печатной платы и себестоимость изделия.

Порт SPI микросхемы TLE6262G работает в режиме ведомого. Микроконтроллер выдает через него команды управления и считывает состояние микросхемы. Дополнительно имеется вход SCN — «Выбор кристалла», позволяющий использовать с одним микроконтроллером несколько TLE6262G.

Стабилизатор напряжения питания обеспечивает саму микросхему и внешние нагрузки, например микроконтроллер, стабилизированным напряжением 5 В ± 2%. Максимальный ток для внешних потребителей составляет 45 мА.

Супервизор осуществляет мониторинг напряжения питания, генерируя сигнал сброса в случае снижения напряжения ниже предельно допустимого уровня.

Встроенный генератор. Стабильность его частоты определяется сопротивлением внешнего резистора, подключаемого к специальному выводу микросхемы. Генератор используется для синхронизации работы узлов микросхемы, а также выдачи сигнала сброса микропроцессору.

Выходные ключи обеспечивают выходной ток до 250 мА (см. таблицу). Их сопротивление в открытом состоянии при +25 °C составляет не более 1 Ом. Состоянием ключей можно управлять через интерфейс SPI. Кроме того, напряжение в диапазоне 6,8–7,2 В на входе PWM управляет ключом OUTH1. Ключ OUTH3 дополнительно может периодически переключаться от встроенного генератора через делитель частоты кратностью до 128. Ключи OUTL1/2 обеспечивают коммутацию внешнего напряжения до 37 В.

Схема включения микросхемы TLE6262G показана на рис. 4.

Новинки фирмы Infineon регулярно появляются на сайте [5].

Литература

1. Лапин А. Интерфейс CAN. Слагаемые успеха // «ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес». № 2. 2005. С. 40–43. www.vbnti.narod.ru/2005-3/lapin.pdf
2. Лапин А. Интерфейсы. Выбор и реализация. М. Техносфера. 2005. www.vbnti.narod.ru/log.html#22okt05
3. Сайт фирмы Infineon. www.infineon.com
4. TLE6262G. Datasheet. Infineon. http://www.infineon.com/upload/Document/cmc_upload/documents/039/037/TLE6262_24.pdf
5. Новинки элементной базы. Виртуальное бюро научно-технической информации www.vbnti.narod.ru