Revision as of 13:48, 10 April 2024

Opis

KAmod CAN-FD jest kompletnym interfejsem magistrali CAN bazującym na zaawansowanym kontrolerze CAN typu MCP2518FD. Zastosowany układ odpowiada za formowanie prawidłowych ramek wysyłanych na magistralę, oraz buforowanie danych przesłanych do, oraz z magistrali CAN. Dzięki tym cechom może współpracować niemal z dowolnym komputerkiem SBC lub mikrokontrolerem. Komunikacja po stronie CAN może odbywać się z prędkością do 1 Mbps w trybie CAN 2.0 lub do 8 Mbps w trybie CAN FD. Komunikacja z kontrolerem odbywa się poprzez 4-przewodowy interfejs SPI (MISO, MOSI, SCK, CE) oraz dodatkowy sygnał przerwania (INT). Wszystkie sygnały są doprowadzone do 40 stykowego złącza w taki sposób, że 2 moduły mogą działać jednocześnie z jednym komputerkiem Raspberry Pi 5.

Podstawowe parametry

• Interfejs magistrali CAN, kompatybilny z CAN 2.0 oraz CAN FD
• Bazuje na kontrolerze CAN typu MCP2518FD
• Komunikacja poprzez interfejs SPI z maksymalnym taktowaniem 20 MHz
• Interfejs SPI działający z napięciem 3,3 V lub 5 V
• Prędkość komunikacji (bit rate): 125 kbps...1 Mbps (500 kbps…8 Mbps w trybie FD)
• Dołączany rezystor terminujący 120 Ω
• Diody LED sygnalizujące poprawne zasilanie oraz komunikację
• Kompatybilny z płytkami Raspberry Pi 5 oraz Raspberry Pi Zero
• Możliwość dołączenia dwóch modułów do jednego komputerka (komunikacja poprzez jeden interfejs SPI z oddzielnymi liniami CE0/CE1)
• Linie magistrali CAN dołączane poprzez złącze Phoenix MC 3,81 mm
• Zabezpieczenie przed przepięciami na liniach magistrali CAN
• Zasilanie 5 V, 100 mA
• Wymiary płytki 65x30 mm, wysokość ok. 25 mm

Wyposażenie standardowe

Schemat elektryczny

Złącze sterujące

Kontroler CAN typu MCP2518FD jest sterowany poprzez interfejs SPI. Poprzez SPI odbywa się konfigurowanie parametrów pracy oraz przesyłanie danych do i z kontrolera. Dodatkowo kontroler udostępnia kilka dodatkowych sygnałów - przerwań, które pozwalają szybko reagować na określone zdarzenia. Wszystkie linie działają z napięciem 3,3 V, ale opcjonalnie można je skonfigurować do pracy z napięciem 5 V.
Funkcje sygnałów na złączu J1 są następujące:

• szpilki nr 1 i 2: +5V - wejście zasilania o napięciu 4,5...5,5 V;
• szpilka nr 3: VIO – opcjonalne wejście zasilania dla napięcia 3,3...5 V, jeśli sygnały sterujące mają działać z napięciem wyższym niż 3,3 V;
• szpilka nr 4: GND – masa zasilania i sygnałowa;
• szpilka nr 5: TINT – wyjście przerwania INT0 (TX Interrupt output), aktywne w stanie niskim;
• szpilka nr 6: CE – wejście wyboru układu interfejsu SPI (SPI chip select input), aktywne w stanie niskim;
• szpilka nr 7: RINT – wyjście przerwania INT1 (RX Interrupt output), aktywne w stanie niskim;
• szpilka nr 8: SCK – wejście sygnału zegarowego interfejsu SPI kontrolera CAN (SPI clock input);
• szpilka nr 9: SOF – wyjście sygnalizujące start ramki (Start of Frame output);
• szpilka nr 10: MISO – wyjście danych SPI kontrolera CAN (SPI data output);
• szpilka nr 11: INT – główne wyjście przerwania, aktywne w stanie niskim;
• szpilka nr 12: MOSI – wejście danych SPI kontrolera CAN (SPI data input);

Złącze GPIO w standardzie Raspberry Pi

Sygnały sterujące kontrolerem CAN zostały doprowadzone do odpowiednich styków złącza J2 (oraz równolegle do złącza J1), które jest kompatybilne ze standardem złącza GPIO płytek Raspberry Pi. Dzięki temu moduł KAmod CAN-FD można łatwo dołączyć do SBC Raspberry Pi. Rozmieszczenie sygnałów sterujących na złączu GPIO jest następujące:

• pozycja nr 2 oznaczona „3V3” - zwarcie szpilek 3-4 oznacza, że szeregowy interfejs sterujący jest dostosowany do napięcia 3,3 V, które jest dostarczane ze zintegrowanego na płytce stabilizatora napięcia;
• styki 2 i 4: +5V – zasilanie 5 V doprowadzone ze złącza GPIO;
• styki 6, 9, 14, 20, 25, 30, 34, 39 – masa GND doprowadzona ze złącza GPIO;
• styk 18: GPIO24 – może być połączony z sygnałem INT (zależy od ustawienia zworki J7);
• styk 22: GPIO25 – może być połączony z sygnałem INT (zależy od ustawienia zworki J7);
• styk 24: GPIO08 – może być połączony z sygnałem CE (zależy od ustawienia zworki J8);
• styk 26: GPIO07 – może być połączony z sygnałem CE (zależy od ustawienia zworki J8);
• styk 19: GPIO10 – połączony z sygnałem MOSI - wejście danych SPI kontrolera CAN;
• styk 19: GPIO09 – połączony z sygnałem MISO - wyjście danych SPI kontrolera CAN;
• styk 19: GPIO11 – połączony z sygnałem SCK - wejście zegarowe SPI kontrolera CAN;

Podłączenie dwóch modułów interfejsu CAN

Moduł KAmod CAN-FD jest sterowany poprzez interfejs szeregowy SPI, który może obsługiwać kilka kontrolerów w jednej aplikacji. Każdy kontroler powinien mieć przypisaną dla siebie linię wyboru CE (Chip Enable). Na złączu GPIO Raspberry Pi są dostępne dwie linie CE – CE0 oraz CE1. Za pomocą zworki J8 można wybrać, z której linii CE będzie korzystał kontroler CAN na płytce modułu KAmod CAN-FD:

• zwarcie szpilek 1-2 J8: ustawia linię CE0, jako linię wyboru kontrolera (jak na rysunku),
• zwarcie szpilek 2-3 J8: ustawia linię CE1, jako linię wyboru kontrolera.

Kontroler CAN typu MCP2518FD, do prawidłowego działania wymaga obsługi przerwania ustawianego stanem na linii INT. Aby umożliwić działanie dwóch kontrolerów CAN, sygnał INT można dołączyć do jednego z dwóch styków złącza GPIO, za pomocą zworki J7:

• zwarcie szpilek 1-2 J7: sygnał INT połączony z linią GPIO25 (jak na rysunku),
• zwarcie szpilek 2-3 J7: sygnał INT połączony z linią GPIO24.

Linki

• Karta katalogowa układu MCP2542FD
• Artykuł na portalu MIKROKONTROLER.pl "Interfejs komunikacyjny CAN: podstawy"

Złącze magistrali CAN

Dołączenie rezystora terminującego

Wyłączenie transceivera magistrali CAN

Monitorowanie strumieni danych TX i RX

Zasilanie i napięcie sygnałów sterujących VIO

Diody sygnalizacyjne

Wymiary

Uruchomienie modułu z komputerkiem Raspberry Pi 5

1. Odblokowanie interfejsu SPI

2. Instalowanie pakietu narzędzi dla interfejsu CAN

3. Konfigurowanie interfejsu CAN

3. Konfigurowanie interfejsu CAN

4. Restartowanie systemu

5. Sprawdzenie konfiguracji

6. Test komunikacji

7. Test komunikacji trybie CAN FD