6.DISCUSSION
8. BIBLIOGRAPHY
Un transceptor es un dispositivo que realiza las operaciones tanto de transmisión como de recepción en una red de comunicación. El dispositivo MCP2551, es un transceptor para bus CAN cuyo fabricante es Microchip y cumple con el estándar ISO 11898. Algunas características propias de este transceptor son:
Operación hasta 1 [Mb/s]
Apropiado para sistemas que operan a 12 y 24 [V] (aplicaciones automotrices) Control externo para reducir las emisiones de radiofrecuencia
Operación con baja corriente utilizando el modo de espera (standby) Protección contra corto-circuitos
Protección contra los transitorios de alto voltaje Se pueden conectar hasta 112 nodos
Alta inmunidad al ruido electromagnético gracias a la implementación de un bus diferencial
El dispositivo MCP2551 sirve como un medio de interconexión entre el controlador del protocolo CAN y el bus físico. Este dispositivo proporciona la capacidad de transmitir y recibir datos en forma diferencial, y puede operar a una velocidad de hasta 1 [Mbps]. El dispositivo MCP2551 proporciona un amortiguador o buffer entre el controlador CAN/ECAN y los picos de alto voltaje generados en el bus debido a fuentes externas (EMI-
Electromagnetic interference o RFI-radio frequency interference, ESD-electrostatic discharge, transitorios eléctricos, etc.). Usualmente, cada nodo requiere un dispositivo transceptor para convertir las señales digitales generadas por el controlador CAN a señales adecuadas para su transmisión sobre el cableado del bus.
En la figura 2.11 se muestra la asignación y el nombre de las terminales del dispositivo, cuyo encapsulado es de tipo PDIP (Plastic Dual In-Line Package).
Figura 2.11: Nombre y asignación de las terminales del transceptor CAN empleado.
2.2.9.1 Asignación de terminales del transceptor MCP2551
En la tabla 2.6 se presenta una breve descripción de cada terminal del dispositivo MCP2551. PDIP TXD VSS VDD RXD RS CANH CANL VREF
Tabla 2.6: Funciones asignadas a las terminales del transceptor CAN de la figura 2.11.
Numeración Nombre Función
1 TXD Entrada de datos para la transmisión
2 VSS Señal común de la fuente (GND)
3 VDD Tensión positiva de la fuente (5 [V])
4 RXD Salida para la recepción de datos
5 VREF Tensión de salida para referencia (VDD/2)
6 CANL Nivel bajo del bus diferencial
(entrada/salida)
7 CANH Nivel alto del bus diferencial
(entrada/salida)
8 RS Entrada para el control de pendiente
2.2.9.2 Terminales CANL (CAN LOW) y CANH (CAN HIGH)
La salida CANL controla la parte baja del bus diferencial y la salida CANH se encarga del control de la parte alta. Estas terminales se encuentran conectadas internamente a la entrada de un comparador para la recepción [29].
2.2.9.3 Estados lógicos de las señales CANH y CANL
El bus CAN cuenta con dos estados o niveles lógicos: dominante y recesivo. El estado dominante ocurre cuando el voltaje diferencial entre CANH y CANL es mayor que un voltaje definido (por ejemplo 1.5 [V]). El estado recesivo se presenta cuando el voltaje diferencial entre esas señales es menor que un voltaje definido (valor típico de 0 [V]). El transceptor MCP2551, opera con una lógica negativa, es decir, el nivel bajo (cero lógico) del controlador CAN/ECAN corresponde al estado dominante del bus diferencial y el nivel alto (uno lógico) a un estado recesivo.
2.2.9.4 Entrada para la transmisión de datos (TXD)
La terminal de entrada TXD, es compatible con la tecnología TTL. Los datos presentes en ella son enviados a través de las terminales de salida diferencial CANH y CANL. TXD se conecta a la señal C1TX del dispositivo controlador ECAN, la cual se mapea (su ubicación se puede programar en diferentes terminales del microcontrolador) en la terminal 41 del dsPIC33FJ128MC804 [13]. Cuando existe un „0‟ lógico en la terminal TXD, CANH y CANL toman un estado dominante; por el contrario, cuando se presenta un „1‟ lógico en TXD, CANH y CANL toman un estado recesivo.
2.2.9.5 Salida para la recepción de datos (RXD)
La señal RXD, opera como salida digital y es compatible con la tecnología CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor). Usualmente se conecta a la terminal receptora del controlador ECAN (C1RX), la cual se mapea en la terminal 38 del dsPIC33FJ [13]. La terminal RXD mantiene un estado alto cuando el bus CAN se encuentra en un estado recesivo y un nivel bajo cuando se encuentra en estado dominante.
2.2.9.6 Terminal de salida para voltaje de referencia (VREF)
Esta terminal entrega una tensión de salida cuyo valor es de VDD/2 (2.5 [V] típico). Para detectar un nivel recesivo o dominante, el controlador CAN/ECAN tiene que comparar la tensión de entrada diferencial de las señales CANH y CANL con una tensión de 2.5 [V]. Algunos controladores no cuentan con esta tensión de referencia en su estructura interna, así que es necesario colocarla externamente.
En caso de que el controlador CAN/ECAN empleado no cuente con el voltaje de referencia de 2.5 [V] internamente, la terminal de salida VREF del transceptor MCP2551 se debe conectar directamente a la terminal del controlador que requiera de dicha tensión. Los microcontroladores dsPIC33FJ y PIC24HJ con módulo ECAN, cuentan con la tensión de referencia en su arquitectura interna, a pesar de ello, el fabricante ha colocado la terminal VREF en el dispositivo MCP2551 para que éste pueda ser utilizado con los controladores CAN de otros fabricantes.
2.2.9.7 Modos de operación del transceptor MCP2551
La terminal RS del dispositivo MCP2551, permite seleccionar uno de sus tres modos de operación, estos son:
Alta velocidad
Control de pendiente (Slope-Control) Modo de espera (standby)
En las siguientes secciones se describe cada uno de estos modos.
2.2.9.7.1 Modo de alta velocidad
Para seleccionar este modo de operación, es necesario conectar directamente la terminal RS a una terminal común de la fuente. Con este modo se obtienen tiempos de subida y bajada más rápidos en los flancos de las señales CANH y CANL, los cuales permiten soportar tasas de transferencia más altas sobre el bus CAN.
2.2.9.7.2 Control de pendiente (Slope-control)
Modo de operación en el que se reducen los tiempos de subida y bajada de las señales CANH y CANL, lo cual hace que se obtengan menos amplitudes de los armónicos que generan las señales digitales y por consiguiente, se evitan los altos niveles de emisiones electromagnéticas. La pendiente se controla conectando un resistor externo (REXT) entre la terminal RS y una señal común de la fuente.
La corriente de salida en RS es proporcional a la pendiente de las señales del bus diferencial. Se puede asegurar una tasa de slew-rate determinada aplicando un resistor específico en RS. En la gráfica 2.1, se muestran los valores típicos de slew-rate en función de los valores de resistencia para el control de pendiente [30].
2.2.9.7.3 Modo de espera (standby)
El dispositivo MCP2551 puede operar en el modo de espera (standby), aplicando un nivel de tensión alto en la terminal RS (5 [V]). En este modo, la transmisión de señal se detiene y la terminal receptora opera con una corriente muy baja, ésta última (RXD) puede funcionar sin problemas, aunque operará a una tasa de transferencia más baja. El microcontrolador puede monitorear la terminal RXD para determinar si existe o no actividad en el bus y colocar al transceptor en el modo de operación normal (si se presenta el caso) a través de la terminal RS.
Gráfica 2.1: Slew rate vs. valor de resistencia para el control de pendiente.
2.2.9.8 Conexión básica del transceptor MCP2551
En la figura 2.12 se muestra el diagrama eléctrico empleado para la conexión del dispositivo MCP2551 en la tarjeta maestra (ver diagrama esquemático completo en el apéndice A3). Éste consta básicamente de dos resistores y un capacitor conectados al transceptor.
El resistor REXT, cuyo valor es de 10 [Ω], permite operar al dispositivo en el modo de alta velocidad. Dicho resistor se puede remover, ya sea para colocar un valor de resistencia distinto (ver gráfica 2.1)o bien, para realizar una conexión directa a una terminal común de la fuente. El resistor de 120 [Ω] funciona como terminador de la línea de transmisión del bus CAN, dicho resistor se encuentra conectado a un puente (jumper), el cual permite terminar la línea en la Tarjeta ECAN Central. El capacitor de 100 [nF] funciona como supresor de interferencia en la tensión de entrada del dispositivo.
Figura 2.12: Conexión básica del transceptor MCP2551 en la tarjeta maestra.