问题 问答题


阅读以下关于CAN现场总线嵌入式监控系统的技术说明,根据要求回答问题1至问题5。
[说明]
某自动化仪表企业正在研究使用现场总线网络构成自动监测系统的可行性,打算采用 CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)总线作为底层网络构件系统。该企业试验用的数据采集与监测系统的网络结构如图6-10所示。


在图6-10网络结构中,系统主控机可有一台或多台,相当于上位机,负责系统的总体管理,可以向网络节点发送命令,接受节点数据,进行存储、分析、统计、显示与打印等工作。在系统主控机内装有PCCAN网卡(CAN总线通信接口适配卡)。系统主控机中具有以下几种软件模块:
(1)初始化模块。该模块用来设置CAN网络通信速率、输出控制方式、报文标识符屏蔽格式等参数,设定各节点工作空间的位置与规模,初始化节点缓冲区域的缓冲文件等。
(2)采集节点信息与数据模块。该模块可以采用指定节点发送、由节点主动发送和自动轮询采集等多种方式,并可以统计与分析数据采集的进度与状态。
(3)向节点发送参数、命令或程序模块。
(4)数据统计分析模块。
(5)系统管理模块。
图6-10所示的网络结构中有12个网络节点,每一节点都通过传感器采集现场的有关数据。在每一节点电路中都配置了MCP2510 CAN控制器和TJA1050总线收发器,其接口电路如图6-11所示。系统主控机与网络节点采用双绞线连接,实验时最大节点间的距离为35 m。

[问题4]
MCP2510和TJA1050连接的两个信号都是单向信号。在图6-11所示的电路图中, MCP2510芯片输入信号即RXCAN高电平的范围Vih是2~4.3 V。这并不能满足5 V逻辑的TJA1050芯片的输出电平,因此需要进行I/O接口电路的电平转换。在图6-1l所示的电路图中,电阻SR10、SR11的阻值在选择时需要考虑哪些因素

答案

参考答案:

解析:需要考虑TJA1050芯片输出信号的驱动能力和MCP2510的 RXCAN管脚的输入阻抗等两个关键因素这是一道要求读者掌握电子转换I/O接口电路元器件参数选择的分析题。本题的解答思路如下: ①在图6-11所示的电路图中,MCP2510芯片组成的CAN控制器使用的是3.3V电压供电,而TJA1050芯片组成的CAN总线收发器使用的是5.0 V电压供电。 ②试题中给出的关键信息“MCP2510和TJA1050连接的两个信号都是单向信号”间接告知,在图6-11所示的电路图中,对于MCP2510来说,TXCAN是输出信号, RXCAN是输入信号,只需要单向满足I/O接口的电气特性即可。 ③试题中已给出在3.3 V电压供电情况下,MCP2510芯片输入信号即RXCAN高电平的范围Vih是2~4.3 V。这并不能满足5 V逻辑的TJA1050芯片的输出电平,因此需要进行I/O接口电路的电子转换。在图6-11所示的电路图中,采用电阻分压(电阻SR10、 SR11)的方法实现单向的电子转换。 ④在图6-11所示的电路图中,分压电阻SRl0、SR11的阻值选择需要考虑TJA1050芯片输出信号的驱动能力和MCP2510的RXCAN管脚的输入阻抗两个关键因素。 TJA1050芯片最多可以输出15 mA的电流,这足以驱动电阻RS11+RS10=10 kΩ+ 20 kΩ=30 kΩ。MCP2510芯片的输入电流ILI不会超过5 μA。 ⑤另外说明一点,在图6-11所示的电路图中,TJA1l050为5 V供电时,输入高电平 Vih范围是2~5.3 V。而3.3 V供电的MCP2510输山的TXCAN信号高电平Voh的最小值为2.6 V,因此MCP2510输出的TXCAN信号电平可以满足TJA1050的输入电子的要求。

单项选择题
单项选择题