描述

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帶 Atmega8a/168/328 的 CAN 繼電器模塊

作者：makeriot2020

2022 年 3 月 22 日 Arduino、CAN-BUS、物聯(lián)網(wǎng)、SPI

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CAN-Bus 允許我們?cè)谝粭l總線上添加很多設(shè)備（理論上最多 127 個(gè)，實(shí)際限制在 110 個(gè)左右）。決定使用 CAN-BUS 在我的 LoRa-CAN 模塊和我正在進(jìn)行的農(nóng)場(chǎng)遙測(cè)系統(tǒng)中的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信是合乎邏輯的。在之前的項(xiàng)目中，我介紹了LoRa-CAN 網(wǎng)關(guān)，它將用于發(fā)送/接收來(lái)自主控制單元SX127x-RA-02-Module 的消息。

今天，我將專注于節(jié)點(diǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，這是一個(gè) Arduino 兼容板，內(nèi)置 CAN 控制器和收發(fā)器（MCP2515 和 TJA1050），以及由 LiPo 電池供電的選項(xiàng)（18650 或單 3.7v Lipo cell），由MH-CD42 Module提供充電，類(lèi)似于上面提到的SX128x項(xiàng)目中使用的那個(gè)。通過(guò)將跳線 H2 置于 V-REG 位置，該模塊還可以直接從高達(dá) 12v 的直流電供電……

如前一個(gè)項(xiàng)目所述，MH-CD42 模塊可提供高達(dá) 2A 的電流為電池充電，并在直接旁路電路上提供 5V 直流電，以便在電池充電時(shí)為電路的其余部分供電。此功能非常適合我的預(yù)期用途，因?yàn)楫?dāng)離網(wǎng)太陽(yáng)能逆變器沒(méi)有主動(dòng)為主電池充電并提供 220 伏交流電時(shí)，我只需要在夜間使用電池供電。

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PCB 設(shè)計(jì)得盡可能緊湊，其總占地面積與標(biāo)準(zhǔn) Arduino UNO 相同。由于空間非常寶貴，并且為了確保在使用電池供電時(shí)消耗的額外組件絕對(duì)最少，我沒(méi)有在板載任何 USB 到串行轉(zhuǎn)換器。固件可以通過(guò) AVRASp、USBASP、Arduino 作為 ISP 甚至外部 USB 到串行轉(zhuǎn)換器（前提是您將引導(dǎo)加載程序加載到 Atmega 芯片）上傳。

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ATMEGA 芯片上所有未使用的 GPIO 引腳都分成了接頭，除了 D10（在 MCP2515 CAN 控制器上用作 CE/SS）、連接到 MCP2515 的中斷的 D9 和 D4，用于控制板載繼電器。

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MH-CD42 模塊和 LiPo 或 18650 電池是完全可選的，通過(guò)將 H2 跳線移動(dòng)到上面已經(jīng)提到的 VREG 位置，設(shè)備可以在沒(méi)有這些的情況下運(yùn)行。這會(huì)將直流電壓（高達(dá) 12v）從直流輸入適配器轉(zhuǎn)移到內(nèi)置的 5v LDO 穩(wěn)壓器，以為設(shè)備供電。

如果將 H2 跳線置于 VBAT 位置，則需要安裝 MH-CD42 模塊為 PCB 的其余部分供電，同時(shí)保持鋰聚合物電池或 18650 電池充電……

請(qǐng)注意：

使用 MH-CD42 模塊時(shí)，通過(guò)直流輸入適配器的總直流輸入電壓不應(yīng)超過(guò) 5.5v DC！這是 MH-CD42 模塊的操作參數(shù)的限制。不注意這一點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致 MH-CD42 模塊損壞。

您還可以直接從任何 5v 插頭引腳使用穩(wěn)壓 5v DC 為模塊供電。請(qǐng)注意，在這種情況下，

1) 電池不會(huì)充電。

2) LDO 穩(wěn)壓器將不工作。

微控制器

該模塊可以使用任何 ATMEGA8a/88/168/328 AVR 微控制器，因?yàn)橐_是相同的。我相信這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)，尤其是在當(dāng)前的芯片價(jià)格下，我對(duì) ATMEGA328P-AU 的最后報(bào)價(jià)是 69 美元！?。?！相比之下，ATMEGA8a 或 ATMEGA168 的價(jià)格為 4 到 5 美元（我們還必須記住，328p 非常有名，因此需求量更大。8a/88 或 168 鮮為人知，少得多內(nèi)存和閃存區(qū)域，因此會(huì)更便宜。不過(guò)，我在帶有 Mini 內(nèi)核的 Atmega8a 上的 I2C 有奇怪的問(wèn)題，以至于 I2C 根本無(wú)法工作？

如果您打算在此板上使用 I2C，請(qǐng)從一開(kāi)始就安裝 328p，省去很多麻煩！

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這是繼電器驅(qū)動(dòng)電路。如您所見(jiàn)，它是光學(xué)隔離的，并且低電平有效。這意味著您必須將 D4 拉低才能使繼電器通電。另請(qǐng)注意，雖然繼電器與微控制器光隔離，但線圈不是電隔離的。磁性開(kāi)關(guān)的負(fù)載將真正實(shí)現(xiàn)電隔離，當(dāng)然前提是您不會(huì)做一些愚蠢的事情，例如將 PCB 的公共地用作繼電器的公共地……

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這是處理器和電源示意圖。該電路基本上是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Arduino Nano，在下一個(gè)原理圖頁(yè)上對(duì) CAN 控制器進(jìn)行了修改。請(qǐng)注意，MH-CD42 未在示意圖中顯示。VBAT 網(wǎng)絡(luò)直接連接到設(shè)備上的 VIN 引腳，BAT 網(wǎng)絡(luò)連接到電池的正極。來(lái)自模塊的 VOUT-5v 直接進(jìn)入 5v 網(wǎng)絡(luò)。所有的理由都是共同的。

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這是 CAN 控制器和收發(fā)器電路。MCP2515 通過(guò) D13、D12 和 D11 直接連接到微控制器上的 SPI 總線，其中 D10 作為 CE/SS，D9 作為中斷或 IRQ。需要注意的是，盡管 MCP2515 是支持 3v 的器件，但 TJA1050 Can 收發(fā)器僅支持 5v。這會(huì)阻止我們?cè)?3v 下運(yùn)行 PCB，當(dāng)然，除非我們將 TJA1050 更換為支持 3v 的設(shè)備……

代碼

該板已使用Cory J Fowler 的 mcp_can Arduino 庫(kù)進(jìn)行了廣泛測(cè)試。它確實(shí)工作得很好。

由于我目前正在進(jìn)行這兩個(gè)模塊的最終集成，因此我還沒(méi)有準(zhǔn)備好發(fā)布我的最終代碼，在這篇文章中展示了 CAN-Bus 和 LoRa-to-CAN 網(wǎng)關(guān)設(shè)備之間的操作。一旦我很高興所有問(wèn)題都得到明確解決，我將發(fā)布我的代碼。

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