具有可切换终端和远程唤醒功能的隔离信号和电源 CAN FD

CAN FD 收发器具有集成信号和电源增强隔离功能。集成隔离式DC-DC转换器从逻辑侧取电，为总线侧隔离通道和收发器供电，因此CAN FD总线不需要外部电源。差分总线引脚可承受 24 V 系统中的接线错误和短路，并为 CANH 和 CANL 引脚提供 ±40 V 故障保护。可切换终端电路将 120Ω 分立终端与 CAN 总线之间的共模滤波电容器连接起来。可切换终端允许在更改 CAN 总线时对终端位置进行软件配置。在此状态下，隔离式 CAN FD 收发器仅在从远程节点接收到 ISO11898-2:2016 定义的远程唤醒序列后才会做出响应。原始传统CAN控制器可能将CAN FD帧的仲裁阶段识别为错误并生成覆盖CAN FD帧的错误帧。RXD 引脚上的状态变化用于触发 CAN FD 控制器的中断。

隔离信号和电源 CAN FD 评估和设计支持电路评估板，具有可切换终端和远程唤醒功能

CN-0401 电路评估板 (EVAL-ADM3055E-ARDZ)

超低功耗 Arduino 尺寸开发板 (EVAL-ADICUP3029)

设计和集成文件

原理图、布局文件、物料清单和软件

电路功能及优点

具有灵活数据速率的控制器局域网络（CAN FD）支持更高带宽的通信，以满足工业自动化、HVAC、农业和医疗保健领域多节点网络应用的需求。 图 1 所示的电路通过与现有串行外设接口 (SPI) 总线连接，在 Arduino Uno 型平台上实现高达 8 Mbps 的 CAN FD 总线连接数据速率。

CAN FD 收发器具有集成信号和电源增强隔离功能。 集成隔离式DC-DC转换器从逻辑侧取电，为总线侧隔离通道和收发器供电，因此CAN FD总线不需要外部电源。

隔离式收发器具有出色的 EMC 稳健性。 ±25 V 的扩展共模范围超出了 ISO11898-2:2016 的要求，并在接收 CAN 帧时提供对本地接地电位差的高容差。 集成 ESD 保护为 CANH 和 CANL 总线引脚提供 IEC 61000-4-2 ESD 保护。 差分总线引脚可承受 24 V 系统中的接线错误和短路，并为 CANH 和 CANL 引脚提供 ±40 V 故障保护。

CAN总线可以连接两个或数百个节点。 根据应用要求，可以使用不同类型的电缆进行连接。 该电缆可以是成本较低的非屏蔽双绞线（如 Cat5e 电缆）或更高质量的屏蔽电缆（如 PROFIBUS 电缆）。 与任何类型的电缆一样，理想的 CAN 总线以菊花链模式连接节点并在两端提供端接。 可通过螺丝端子或 CAN CiA 303-1 插头 9 针 sub-D 端口连接到总线。

为了实现总线终端终端，电路中使用了集成辅助隔离数字通道，用于总线终端的运行时配置。 可切换终端电路将 120Ω 分立终端与 CAN 总线之间的共模滤波电容器连接起来。 可切换终端允许在更改 CAN 总线时对终端位置进行软件配置。 通过可切换端接，每块板只需修改软件即可用于信号路径中的任何节点。

此外，该电路可以在运行时通过软件进行配置，以进入较低功耗的待机模式。 在此状态下，隔离式 CAN FD 收发器仅在从远程节点接收到 ISO11898-2:2016 定义的远程唤醒序列后才会做出响应。

图 1. EVAL-ADM3055E-ARDZ 的简化原理图

电路说明 CAN FD协议

CAN 是一种功能强大的通信网络，无需在各个微控制器之间进行点对点接线。 每个节点都连接在双绞线上，而不是连接必须彼此共享信息的每个点（或 CAN 术语中的节点）。 这种配置降低了布线成本和复杂性。 与许多其他协议不同，CAN 是多主协议，节点的物理位置并不能决定哪个节点在 CAN 总线上具有优先权。 在SPI、I2C或RS-485中，一个节点负责控制和服务网络，而在CAN总线上不存在这种主从关系。 相反，控制总线的节点的优先级由消息ID或消息编程重要性确定。 单个节点可以发送消息或各种优先级。 AN-1123 应用笔记《控制器局域网 (CAN) 实施指南》提供了更多相关详细信息。

CAN FD兼容控制器向后兼容传统CAN，并且可以接受传统CAN框架。 在同一网络上，可以有一组节点与传统CAN通信，而其他节点与CAN FD通信。 然而，在添加CAN FD节点时，必须考虑现有CAN控制器的使用年限。 原始传统CAN控制器可能将CAN FD帧的仲裁阶段识别为错误并生成覆盖CAN FD帧的错误帧。 这样的控制器将使 CAN FD 通信变得不可能。 这些控制器需要更换或限制未来节点使用传统 CAN。 该电路中的控制器MCP2518FD可以工作在传统CAN或CAN FD模式下。 当在传统 CAN 模式下运行时，它可以接受 CAN FD 帧。

快速循环延迟和高数据速率

CAN 的一个显着特征是每个 CAN 帧的开头都有一个仲裁阶段。 节点之间通过传输一串显性和隐性位来相互仲裁并确定消息传输的优先级。 每个比特在整个网络中传输都需要一定的时间，每个参与仲裁的节点都必须有足够的时间来响应。 这意味着在仲裁阶段，最大数据传输速率受到网络上任意两个 CAN 控制器之间最长总信号发送时间的限制。

如图 2 所示，信号路径在节点 A CAN 控制器开始传输时开始。 信号首先经过节点A发送器，然后在电缆上传播，经过最远节点的接收器，最后到达最远的CAN控制器。 在仲裁阶段，接收节点也可能正在发送信号，因此还必须考虑从节点B到节点A的信号传输延迟。 这种最坏情况的传输延迟决定了仲裁阶段的绝对最大数据传输速率。

图2. CAN总线总传输延迟

总线线路的传输延迟随着电缆长度和结构的增加而增加。 电缆长度通常由节点的物理位置决定，因此这部分信号传输延迟基本是固定的。 通过收发器的接收和发送电路的传输延迟称为环路延迟。 ADM3055E 业界领先的最大环路延迟仅为 150 ns，使网络设计人员能够减少收发器上花费的位时间。 这些时间节省转化为更高的仲裁数据速率、更长的总线电缆或更长的总线信号稳定时间，从而提高了任何仲裁数据速率下的通信稳健性。 有关总传输延迟和优化 CAN 网络的更多详细信息，请参阅 Analog Dialogue 文章配置控制器局域网 (CAN) 位时序以优化系统性能。

相比之下，CAN FD帧数据相位的最大数据速率不是由传输延迟决定的，而是由网络信号质量决定的。 电缆接头引起的阻抗失配和反射是限制多节点网络中数据传输速率的因素之一。 随着 CAN FD 多节点网络的投入使用，大多数情况下通常选择保守的 2 Mbps 数据传输速率。 ADM3055E信号和电源隔离收发器的数据传输速率高达12 Mbps，可实现点对点连接的快速数据传输，并使多节点网络能够适应未来更快的数据传输速率要求。

待机模式和远程唤醒

CAN FD 控制器和隔离式 CAN FD 收发器可通过开发平台通过 SPI 总线发出的命令设置为待机模式。 CAN FD 控制器将自身和隔离式 CAN FD 收发器设置为待机模式。 在待机模式下，收发器的发送功能被禁用，其输出被设置为高阻状态。

收发器只能由本地 CAN FD 控制器退出待机模式，但收发器将响应来自其他节点的远程唤醒呼叫。 ISO11898-2:2016 和 ADM3055E 数据表中定义了远程唤醒模式。 该模式可以在无数据帧的仲裁字段中发送，也可以在数据字段中发送。 它必须满足收发器的时序要求。 当接收到远程唤醒模式时，ADM3055E 收发器的 RXD 引脚会根据 CAN FD 总线上的低速数据进行切换。

RXD 引脚上的状态变化用于触发 CAN FD 控制器的中断。 当 ADM3055E 接收到远程唤醒模式时，它不会退出待机模式。 然后由开发设置响应或切换收发器的待机引脚以停止接收低速数据并返回待机模式，直到再次接收到远程唤醒模式。 在待机模式下，收发器的隔离辅助通道被锁定在其最后状态，其集成的 isoPower® 隔离 DC-DC 转换器继续运行，为总线侧电路供电。

隔离

恶劣的环境、长时间的物理隔离以及节点之间的不同电源可能会导致局部接地电位不同，而且经常如此。 不同的局部地电位会导致电流流过地线，从而产生共模偏移和噪声。 隔离物理总线可以打破接地环路并消除这些问题。 ADM3055E 可断开接地环路，并通过系统级安全认证，可实现 CAN FD 节点与 CAN 总线之间的 5 kV rms 信号和电源隔离。

可切换端接

为了获得良好的信号完整性，应在 CAN 总线的两端实施终止。 可切换终端允许软件配置终端的位置。 软件控制对于由于添加或删除节点而导致的 CAN 总线动态网络重新配置非常有用。

为了最大限度地提高网络可靠性，终端电路不得限制共模范围。 终端电路还必须不受信号共模范围的影响，或者更具体地说，终端电路必须在设置为“关闭”时保持关闭状态，并在设置为“打开”时保持打开状态。 为了满足所需的电路特性，EVAL-ADM3055E-ARDZ 评估板上的终端电路使用非常紧凑的光隔离 SPST 固态继电器 (SSR)，该继电器与发送节点浮动。

通过 ADM3055E 的辅助隔离通道控制继电器意味着继电器不会桥接隔离间隙。 由于继电器不桥接隔离间隙，因此不需要提供安全隔离，并且可以选择尽可能小的封装以节省印刷电路板 (PCB) 面积。

使用单个电阻即可实现 120Ω 终端电阻。 然而，将单个电阻器分成两个串联的 60 Ω 电阻器可以为 CAN 总线上暴露的两个继电器引脚提供低成本的静电放电 (ESD) 保护。 使用第二个 SSR 实现可切换终端电路并添加滤波电容器。 添加该电容器以及分流终端电阻可提供低通滤波器，以减少 CAN 总线上的共模噪声。

图 3. 使用通过辅助通道控制的 PhotoMOS 继电器的可切换 120 Ω 终端电阻

静音模式和坡度控制模式

CN-0401 电路还支持软件可配置的试验和错误，与收发器的静默模式相结合，以发现总线波特率。 静默模式会禁用收发器的传输通道，允许 CAN 控制器在尝试与总线数据速率同步时生成错误帧，但不会中断与这些错误帧的总线通信。

ADM3055E 斜坡控制模式通过 CN-0401 电路访问。 对于低速信号，斜率控制可以降低 CANH 和 CANL 从隐性到显性转换的转换速率。 降低压摆率可有效减少快速边沿引起的振铃和电磁干扰 (EMI)。 不要对高速信号使用斜率控制模式。

CANFD控制器

EVAL-ADM3055E-ARDZ 使用 MCP2518FD 外部 CAN FD 控制器。 该控制器和ADM3055E收发器兼容传统CAN、CAN2.0B和CAN FD。 添加 CAN 或 CAN 2.0B 需要更改软件。

独立 CAN 控制器和 ADM3055E 为系统设计人员提供了一种便捷的选择，只需连接到公共 SPI 端口即可将一个或多个隔离 CAN 端口添加到现有设计中。 MCP2518FD 支持的最大 CAN FD 数据速率为 8 Mbps。 更多信息请参见 MCP2518FD 数据手册。

常见变化

EVAL-ADM3055E-ARDZ 使用 ADM3055E 收发器。 这款增强型信号和电源隔离收发器的过压额定值为 5kv rms，持续 1 分钟。 该封装的最小爬电距离为 8.3 mm，符合增强的安全标准。 对于需要较低隔离能力且优先考虑电路板布局空间的应用，可以使用 ADM3057E。 对于具有总线侧电源的应用，ADM3056E 是一种增强型信号隔离解决方案。

电路评估和测试

本节概述了使用 EVAL-ADICUP3029 对 EVAL-ADM3055E-ARDZ 进行简单评估的过程。 有关硬件和软件设置的更多信息，请访问 EVAL-ADM3055E-ARDZ 用户指南（CN0401 (EVAL-ADM3055E-ARDZ) 扩展板概述）。

设备要求 入门 在 CrossCore Embedded Studio 中打开 CN0401 项目。 检查所有用户定义的设置是否正确，请参阅 EVAL�ADM3055E-ARDZ 用户指南了解详细信息。 构建项目并将其上传到 ADICUP3029 板（您还可以将预构建的十六进制文件复制（拖放到）到 ADICUP3029 板的大容量存储设备中）。功能框图

图 4 显示了测试设置的功能框图。 PCB 系留节点软件设置命令行界面 (CLI)，通过 PC 中运行的串行终端发出命令。 通过串口终端，用户可以命令其他节点并发送远程唤醒消息。

图 4. EVAL-ADM3055E-ARDZ 功能测试框图

测试设置

如图 5 所示，使用 Arduino 兼容连接器将 EVAL-ADM3055E�ARDZ 安装在 EVAL-ADICUP3029 上以设置 CAN 节点。

图 5. 使用 EVAL-ADM3055E-ARDZ 和 EVAL-ADICUP3029 设置 CAN 节点

通讯及远程唤醒测试

在两个不同的 CAN 节点上构建并加载示例软件后，两个板（连接时）通过 CAN FD 连接相互通信。 图 6 显示了一个两节点 CAN 连接。

图 6. 两节点 CAN 连接测试设置

默认仲裁和数据传输速度分别为 500 kbps 和 2 Mbps。 该板通过 USB 电缆连接到 PC，每个节点都有自己的 CLI 在串行终端上运行。 此配置在设备之间建立双向 CAN FD 通信，并且一对设备成为 CAN 总线上的两个独立节点。

最初，所有设备都处于睡眠模式，但可以通过 CLI 命令唤醒并在 CAN 总线上发送 ASCII 消息。 消息传输的超时时间为 5 秒，并且会重复发送，直到被另一个节点确认为止。 该消息（尤其是较慢的仲裁阶段）唤醒另一个节点，该节点确认该消息并将其显示在该节点的串行终端接口上。 然后，两个节点都返回睡眠状态。

当连接到 PC 时，可以命令每个 CAN 节点执行通信环回测试。 CAN 控制器将进入外部环回模式，其中发送线在内部连接到接收线。 CAN 发送自定义消息并检查是否收到相同的消息。 如果收到环回消息，该消息将在 CLI 上显示为 ASCII 字符，并且 ADICUP3029 上的 LED 会闪烁。 图7显示了串行终端接收到的消息的屏幕截图。

图 7. 串行终端中显示的消息的屏幕截图

简介：win10默认运行状态为平衡模式。 ubuntu下的CPU默认运行在节能模式下，速度会比较慢。 对于大多数电脑用户来说，对于Win10的【高性能模式】并不陌生。 与平衡模式和省电模式相比，高性能模式对硬件的调用更加激进，可以大大提高计算机的整体性能。 不过，除了上述电源模式外，Win10系统还有一个隐藏的电源模式【卓越性能模式】。 卓越性能模式可以理解为开启该模式会让电脑“全面健康”地运行。 通过在电脑高负载运行时让CPU保持在睿频状态，性能相比平衡模式有很大提升，尤其是在运行游戏时。 明显的。

高性能和卓越性能模式的缺点：

1、增加功耗，相对来说比较耗电。

2、由于长期高性能工作条件，显卡的老化也会加速。

3、当服务器过载时，比平衡模式更容易出现崩溃、死机等情况。

win10如何调整CPU高性能模式：控制面板\硬件和声音\电源选项

1、按下“Win+X”组合键，在弹出的菜单中点击“电源选项”；

2、点击当前选择的电源计划后面的“更改计划设置”；

3、将【Internet Explorer】和【无线适配器设置】下的选项设置为“最高性能”；

4、展开【处理器电源管理】，将“最低处理器状态”、“系统冷却模式”、“最高处理器状态”设置为100%；

注：可自定义高性能、节能、平衡模式； 模式名称只是一个代号，本质是处理器状态的设定百分比。

win10中如何调整CPU卓越模式：

1、首先右键桌面左下角的Windows标志，找到“Windows Powershell（管理员）”，点击打开。

2. 输入命令并回车：

powercfg -duplicatescheme e9a42b02-d5df-448d-aa00-03f14749eb61

ubuntu中调整CPU高性能模式步骤：

1.安装cpufrequtils：

sudo apt-get install cpufrequtils

2.查看当前CPU状态：

cpufreq-info

3.将CPU调整为性能模式：

sudo cpufreq-set -g performance

需要注意的是，重新启动系统后，会恢复到默认模式。 修改默认模式：

安装 sysfsutils：

sudo apt-get install sysfsutils

编辑/etc/sysfs.conf并添加以下语句：

devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor = performance

测试源码：

# -*- coding: utf-8 -*-
# time: 2022/9/15 2:39
# file: math_demo.py
# 公众号: 玩转测试开发
from timeit import timeit
if __name__ == '__main__':
    number = 5000
    code = 'a = 50 ** 30000'
    print("使用timeit统计运行时间:", timeit(code, number=number))

平衡模式下：假设CPU使用率设置为50%：运行时间为42秒。

高性能模式下：假设CPU使用率设置为100%：运行时间为10秒。

结论：通过调整CPU模式，可以提高计算机的高性能。