Autóipari beágyazott rendszerek CAN hardver

Átírás

1 Scherer Balázs, Tóth Csaba: Autóipari beágyazott rendszerek CAN hardver Előadásvázlat Kézirat Csak belső használatra! SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 1

2 Egy CAN hálózat Szenzor Beavatkozó Akkumulátor (+12 V) GND Fesz.stabilizátor Mikrovezérlő + CAN vezérlő CAN transceiver CAN_L CAN_H ECU ECU ECU ECU R T R T SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 2

3 CAN transciever Szenzor Beavatkozó Akkumulátor (+12 V) GND Fesz.stabilizátor Mikrovezérlő + CAN vezérlő CAN transceiver CAN_L CAN_H ECU ECU ECU ECU R T R T SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 3

4 CAN fizikai réteg típusok SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 4

5 Normál high speed változat TJA 1050 Fejlődések Megjelent az 5V-os mellett a 3.3V-os is (input oldalon) Jobb EMC kompatibilitás (a jelalak formázására több figyelmet szentelnek) Jobb zavarvédettség kikapcsolt módban Kontrollált idejű domináns állapot Vcc/2 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 5

6 (Silent mode) (5V / 3.3V) (5V / 3.3V) Vcc/2 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 6

7 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 7

8 Split termination SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 8

9 Common mode choke + ESD protection ESD védelem (15 kv) Közel legyen a csatlakozóhoz! Közösjel-elnyomás Közel legyen a transceiverhez! EMC sugárzás csökkentése SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 9

10 Low speed fault tolerant transceiver Védett az egyik vezeték hibája ellen Max. 125 kbits/sec SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 10

11 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW

12 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 12

13 One wire változat Védett föld hiba ellen Kisebb költség Kisebb fogyasztás SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 13

14 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW

15 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 15

16 CAN vezérlők Szenzor Beavatkozó Akkumulátor (+12 V) GND Fesz.stabilizátor Mikrovezérlő + CAN vezérlő CAN transceiver CAN_L CAN_H ECU ECU ECU ECU R T R T SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 16

17 CAN vezérlők Példa, 1990.: Philips PCA82C200 Nincs filter Megjelenik az első működő CAN vezérlő chip. Kaphatók a CAN chipek. Nincs error management SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 17

18 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 18

19 Mikrovezérlők tulajdonságai (1980-as évek) PCs világ: 1985: Intel 386-os sorozat 1989: Intel 486-os sorozat Mikrovezérlők 1980: Intel bemutatja a 8051-et. Ez egy 8-bites mikrovezérlő on-board EPROM memóriával A 80-as évek és a 90-es évek elejének legkedveltebb sorozata. 8-bites ALU, adat busz, 16-bites cím busz On-chip RAM byte On-chip ROM - 4 kbyte 4*8 bit bi-directional I/O port UART, 2 db 16-bites Counter/timer SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 19

20 Beágyazott vezérlők fejlődése ,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, ,1 0 Program memória Adat memória Rendszer órajel Ár SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 20

21 Mikrovezérlők fejlődése SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 21

22 Beágyazott vezérlők fejlődése az autóiparban Adatszélesség Program Adat Órajel memória memória bit 8kbyte 128 byte 4 MHz bit 64kbyte 256 byte 8 MHz bit 256kbyte 2 kbyte 20 MHz bit 512kbyte 16 kbyte 40 MHz bit 2+Mbyte 64+ kbyte 100+ MHz SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 22

23 CAN vezérlők fejlődési irányai Több funkcióval rendelkező különálló vezérlő Mikrovezérlőbe integrált CAN vezérlő Különálló CAN periféria SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 23

24 CAN vezérlők fejlődési irányai Több funkcióval rendelkező különálló vezérlő Mikrovezérlőbe integrált CAN vezérlő Különálló CAN periféria SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 24

25 Különálló CAN vezérlők fejlődése Példa SJA1000 Megnövelt Rx/Tx buffer Acceptance filter Error managament logic Párhuzamos (drága ~3$) A Vector cég ezt használta. SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 25

26 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 26

27 SJA1000 alkalmazása NXP Application Note AN97076 ( SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 27

28 MCP2515 soros CAN vezérlő 2000-ben jelent meg, azóta a piacon van. 1.3$ Tulajdonságai, mint az SJA1000-nak óta nincs új chip a piacon ebben a kategóriában. SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 28

29 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 29

30 Az MCP2515 soros CAN vezérlő belseje I. Protocol Engine SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 30

31 Az MCP2515 soros CAN vezérlő belseje II. Buffers SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 31

32 CAN vezérlők fejlődési irányai Több funkcióval rendelkező különálló vezérlő Mikrovezérlőbe integrált CAN vezérlő Különálló CAN periféria SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 32

33 Mikrovezérlőbe integrált CAN vezérlők fejlődése 1991, P8xC kbyte on-chip ROM 2 x 256 byte on-chip RAM CAN-controller Csak 11 bites ID Nincs üzenetszűrés DMA lehetőség a belső RAM-ba SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 33

34 P8xC592 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 34

35 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 35

36 P8xC592 terheltsége CAN forgalom függvényében CPU load (16 MHz-es clk) SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 36

37 Modern mikrovezérlő-családok Alapfelszereltség a CAN 32 bites mikrovezérlők 70% 8 bites vezérlők: a lábszám miatt általában külön sorozatok Tipusszám Arimetik a Flash SRAM F. max (MHz) Max I/o pins Periféria Ár (100db $) AT90CAN88 Automotive 8 bit 8k 1k xPWM 1 LIN, CAN 2,20 AT90CAN32 Automotive 8 bit 32k 2k xPWM 1 CAN, 2 LIN 6,40 LPC bit 512k 58k USB /100 ETH 2xCAN 6xPWM 6.95 LPC bit 768k 80k CAN, 2 LIN ~9 SJA251x 32bit k CAN, 8 LIN, 2 Flexray, 6-24 ~10 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 37

38 Egy modern mikrovezérlő belső CAN blokkja STMF107 2 CAN csatorna 28 szűrő bank TTCAN támogatás SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 38

39 SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 39

40 CAN vezérlők fejlődési irányai Több funkcióval rendelkező különálló vezérlő Mikrovezérlőbe integrált CAN vezérlő Különálló CAN periféria SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 40

41 CAN perifériák Microchip-család MCP25055: $2,8 Egyszerű CAN-es I/O bővítők Digitális I/O Analóg bemenet PWM generálás CAN üzenetküldés Ütemezett (periodikus) üzenetküldés I/O lábon élváltás hatására Analóg lábon komparálási szint átlépésre SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 41

42 CAN perifériák Példa: MCP2505x SchB, TCs BME MIT Csak belső használatra! Autóipari beágyazott rendszerek CAN HW - 42